Крепостной заводовладельцев Демидовых. С раннего возраста работал на Выйском медеплавильном заводе: помощник кузнеца, кузнец, с 1757 г. – слесарь; в 1762 г. по распоряжению Н.А. Демидова определен на Нижнетагильский завод «для обучения учеников слесарному мастерству» и выполнения сложных заказов; в 1770–1771 гг. проходил стажировку на заводах Тулы и Брянска, где обучался металлургии, машиностроению и оружейному делу; с 1772 г. – первый слесарный и кузнечный мастер Нижнетагильского завода.
Изобретатель машин, приборов, механизмов для горнозаводского производства. В 1764 г. изобрел оригинальную рудоподъемную и водоотливную машину, в которой впервые в России использован принцип непрерывных ковшей, ныне широко практикуемый в ряде ковшовых погрузчиков; усовершенствовал конструкцию мехов для доменных печей, снабдив их перепускным клапаном, увеличивающим нагнетание воздуха в печи, что позволило Нижнетагильскому заводу к 70-м гг. XVIII в. достигнуть рекордного выпуска чугуна (530 тыс. пудов) в год. В 1766 г. спроектировал и изготовил первый в России листопрокатный стан (плющильную машину). В 1772 г. изобрел пилозубильную машину для насекания зубьев в пилах. В 1775 г. закончил создание сортового стана для прокатки четвероугольного железа. Впервые в 
мире разработал технологию непрерывной прокатки железа и в 1778 г. для этой цели изготовил прокатный стан, но запустить его не удалось из-за недостаточной мощности водяных колес (для этого требовались технологии сер. XIX в.). Разработал проект ножниц с водяным приводом для резки металла, реализованный в сер. XIX в. В 1775 г. закончил работу над оригинальными «астрономическими часами», на изготовление которых ушло двадцать лет. В 1785–1801 гг. изготовил диковинные «музыкальные дрожки» – пароконную повозку, оснащенную сложным музыкальным механизмом и верстомером (прообразом автомобильного спидометра), которые подарил императрице Марии Федоровне в день коронации царя Александра I в Москве, за что в благодарность в 1804 г. вместе с семьей был освобожден от крепостной зависимости.
