Tolvfors är Gästriklands äldsta järnbruk. År 1644 utfärdades privilegier för masugn och en vattendriven smideshammare med två härdar. Masugnen raserades 1678 av en kraftig vårflod och byggdes sedan inte upp. Arbetet i smedjorna fortsatte däremot i närmare 200 år.
År 1673 köptes bruket av Albrekt Behm som därmed kom att äga även bruken i Axmar, Forsbacka, och Hillevik. Senare delades ägandet upp och vid mitten av 1700-talet övertog släkten Söderhielm driften av Tolvfors bruk.
Under en period tillverkades här ankare och roder till fartyg. På platsen har också legat kvarnar, tegelbruk och sågverk. I slutet av 1700-talet fick Tolvfors det utseende som vi känner idag. Här finns herrgården med tillhörande flyglar, bruksgatan med smedsbostäder och ett stall helt uppfört av slaggsten.
Under 1890-talet lades smidet vid bruket ner. Tolvfors blev därmed ett jord- och skogsbruk. Smedjorna, sågen och kvarnen revs på 1920-talet, samtidigt som det stora kraftverket uppfördes mitt i Gavleån.