Плавильный переулок расположен в центральной части поселка Первомайский Ленинского района. Начал застраиваться в конце 1940-х годов, как внутриквартальный переулок между улицами Сормовской и Южноуральской. Свое название получил в 1948 году решением исполкома горсовета № 604. Назван ввиду проживания в нем работников ЮУНК, где процесс плавки является одним из основных технологических процессов. В настоящее время в переулке расположен частный сектор из 22-х деревянных, кирпичных и шлакоблочных одноэтажных жилых домов.