Первое постоянное поселение на территории современного города известно с начала XVIII века именовавшееся Каменкой или Каменкой Монастырской. Город объединил несколько ранее существовавших по соседству населённых пунктов дер. Каменку, дер. Голготай, дер. Кокуй, ст. Новотроицкую и ст. Новогеоргиевскую. Территория принадлежала Кабинету Его Императорского Величества.

Первое россыпное золото было найдено в 1838 году по речке Широкая, впадающей в р. Унда недалеко от селения Казаково, геологом Дубровским. Добыча золота из россыпей в районе современного Балея началась в 1858 году на Казаковском и в 1892 году на Ново-Троицком промыслах Кабинета. Добыча россыпей велась в основном открытым способом и не прекращалась до 1917 года.

К 1917 году было добыто более 2400 пудов золота. В 1917 промыслы национализированы, однако до 1919 года добыча не велась.

В правление атамана Семёнова добыча была возобновлена, и в 1919—1920 годах добыто 40 пудов золота. В годы гражданской войны добыча велась кустарным способом, и добытое золото вывозилось в Китай в обмен на товары и спирт. До 1929 года добывалось только россыпное золото.

В 1926–1928 гг. было открыто Балейское месторождение (урочище Золотая Горка). Был создан комбинат «Балейзолото»,  2 сентября  1929 года было добыто первое рудное золото. С этого времени началось интенсивное развитие Балея, а комбинат «Балейзолото» стал одним из ведущих предприятий золотой промышленности страны в предвоенные и послевоенные годы.

Исходя из реалий социально-экономического развития комбината,  Постановлением ВЦИК Восточно-Сибирский крайисполком принял 17 февраля 1938 г. решение о преобразовании рабочего посёлка Балей в город районного подчинения.

Во время Великой Отечественной Войны на комбинате «Балейзолото», несмотря на то, что большая часть мужчин была на фронте, производство не сократилось. Комбинат в эти суровые годы был главной валютной кузнецей страны.

На работу пришли женщины и подростки. Работали по 12-15 часов в сутки, нельзя было допустить снижение добычи  золота во время войны. Многим из них было присвоено звание  «Почетный горняк». 

В конце 1940-х гг. в районе Балея было открыто новое месторождение рудного золота Тасеевское. Так, вслед за рудником Балей возник рудник Тасеево. Открытие нового рудного месторождения золота послужило толчком для роста города. Город расширил свои границы, население увеличилось.  В этот период идет интенсивное строительство жилья для горняков, строительство новых жилых кварталов в центре города. Население города перешагнуло за 30 тысяч человек.

Указом Президиума Верховного Совета РСФСР № 762/9 от 31 марта 1951 г. Балей отнесён к городам областного подчинения, оставаясь районным центром Балейского района. За годы Советской власти город Балей вырос как культурный центр, изменения произошли в области здравоохранения, народного образования, культуре и науке. В 1960-е гг. в Балее стало пять средних, пять восьмилетних, вечерняя школа и четыре начальных школы, педагогическое и медицинское училища, предприятия бытового и коммунального обслуживания. Балей становится индустриальным городом, вводятся в строй ЦРММ, АРЗ, кирпичный завод и лесозавод, ТЭЦ, сдаётся в эксплуатацию молочный завод. Вырос на пустыре новый рабочий посёлок  с трёхтысячным населением. Ему было присвоено имя Героя Советского Союза И.Г. Отмахова.

В 1966 г. в посёлке был установлен бюст  героя, погибшего в апреле 1945 г. в боях за освобождение Польши. В 1968 г. в память погибших воинов-земляков в годы гражданской и Отечественной войн в Балее была открыта мемориальная зона. Сохранена братская могила балейцев, красных партизан в микрорайоне Новотроицк, открыты мемориальные доски и установлены обелиски воинам-землякам, погибшим в годы Великой Отечественной войны. В 1984 г. были открыты мемориальные доски советским, партийным деятелям, активным организаторам инициаторам стахановского движения золотодобывающей промышленности Балея.  В начале 1990-х гг. в Балее 9 общеобразовательных школ, 3 клубных учреждения и 2 кинотеатра, 5 библиотек, больницы на 455 коек, 22 детских дошкольных учреждений на 2015 мест, 58 магазинов, предприятия коммунального хозяйства и бытового обслуживания. Предприятия города дали стране промышленной продукции на 44 млн рублей. 95 процентов всей вырабатываемой в городе товарной продукции производило основное промышленное предприятие города - горно-обогатительный комбинат «Балейзолото».  Со сменой общественно-экономической формации, ликвидации СССР и потерей всех экономических связей произошел развал градообразующего предприятия.

В 1998 году задолженность ОАО «Балейзолото» составило 40 млн. рублей.  

Закрытие предприятия повлекло за собой возникновение массовой безработицы, падение уровня жизни основной части городского населения, обострение криминогенной обстановки и другие социальные катаклизмы.

В 1995 году на Балейскую землю пришли иностранные инвесторы, получившие лицензию на освоение Тасеевского  золоторудного месторождения компания «Балголд - Лимитед», но освоением месторождения заниматься не стала, а 24 апреля 2002 года компания «Балголд - Лимитед» была лишена лицензии на право отработки Тасеевского золоторудного месторождения.

В сентябре 2004 года  британская компания Highland Gold приобрела  на аукционе долгосрочную лицензию на разработку и добычу на месторождение Тасеевское .

В феврале 2005 года получила право владения лицензией на разработку и добычу в Средне – Голготайском месторождении, расположенном вблизи Тасеевского и на техногенное месторождение Хвосты Балейской ЗИФ 1.

В целях эффективного управления разработкой была создана компания ООО "Тасеевское", офис которой находится непосредственно в Балее, и которая владеет лицензией на отработку Тасеевского месторождения.

В настоящее время  ООО «Тасеевское» ведутся  проектно-подготовительные  работы по освоению техногенного месторождения с применением технологий кучного выщелачивания с получением конечного продукта в виде сплава Доре. Планируем объем переработки 840 тыс. тонн песков в год, рассчитано месторождение на 12 лет работы.

Также  в настоящее время на территории городского поселения и района осуществляет горные работы по промывке золотосодержащих песков с 2005 года  ООО «Каменский карьер», Генеральный директор Никифоров Владимир Викторович, Почетный гражданин города Балея (2015 год).

Основным видом деятельности предприятия является добыча руд и песков драгоценных металлов (золота, серебра и металлов платиновой группы).