Metallica được thành lập năm 1981 tại Los Angeles bởi tay trống Lars Ulrich và hát chính James Hetfield. Trước khi cố định danh sách thành viên, ông chủ Metal Blade Records là Brian Slagel mời Metallica thu một bài hát cho ấn bản đầu tiên của album tổng hợp Metal Massacre. Hetfield và Ulrich chọn "Hit the Lights" từ ban nhạc trước đó của Hetfield là Leather Charm, và thu nó với người bạn thuở nhỏ của Hetfield là Ron McGovney chơi bass, và tay guitar tạm thời Lloyd Grant. Các thành viên chính thức đầu tiên của Metallica là Hetfield, Ulrich, McGovney, và tay guitar Dave Mustaine, người đến với ban nhạc qua quảng cáo của một tờ báo. Ban nhạc tập luyện trong ga ra của McGovney và chơi một số nhạc phẩm trong câu lạc bộ địa phương. Buổi biểu diễn chính thức đầu tiên của Metallica diễn ra vào ngày 14 tháng 3 năm 1982, ở Radio City tại Anaheim. Ban nhạc biểu diễn 9 bài hát, gồm hai bài hát gốc ("Hit the Lights" và phiên bản chưa hoàn thành của "Jump in the Fire" từ ban nhạc cũ Panic của Mustaine) và các bản hát lại bài hát của những ban nhạc Diamond Head, Blitzkrieg, Savage, và Sweet Savage. Buổi diễn này bắt đầu nổi danh vì Mustaine có vấn đề với bàn đạp biến âm guitar và làm đứt một dây đàn khi đang biểu diễn. Buổi diễn thứ hai ngày 27 tháng 3 tại Whisky a Go Go, Hollywood, mở màn cho ban nhạc Saxon. Dù Motley Crue ban đầu được chọn để mở màn buổi diễn, nhóm này bị loại bỏ vì danh tiếng của nhóm ngày càng tăng. Metallica thâu demo ba bài hát để thuyết phục quản lý viên thấy mình có khả năng mở màn cho Saxon. Buổi diễn thứ ba vào tháng 4, ra mắt bài hát "The Mechanix",[1] sáng tác bởi Mustaine trong thời gian với Panic.[2] Mustaine cũng tương tác với người hâm mộ tại những bưổi diễn đầu tiên của Metallica.[3]

Để tìm sự chú ý từ chủ các câu lạc bộ, Metallica thu demo Power Metal, demo này gồm track mới "Motorbreath" cùng những nhạc phẩm trước đó. Logo ban nhạc, với chữ đầu và cuối tên nhóm được vẽ to, có nét nhọn và in nghiêng, được thiết kế bởi Hetfield.[4] Demo No Life 'til Leather được thu âm vào tháng 7 năm 1982, và tạo ra một cơn sốt trong giới kinh doanh băng đĩa ngầm.[5] No Life 'til Leather chứa một phiên bản tái thu âm của "Hit the Lights", cũng xuất hiện trong ấn bản thứ hai của Metal Massacre, và thêm vào các bài hát mới như "Phantom Lord", "Seek & Destroy", và "Metal Militia". Tiền thu âm và master được Kenny Kane, chủ của hãng đĩa punk High Velocity, bỏ ra, và được phân phối bởi Ulrich và Pat Scott.[6] Do sự căng thẳng với Mustaine, McGovney rời nhóm vào tháng 10. Ulrich ấn tượng màn biểu diễn của Cliff Burton với Trauma tại The Troubadour và mời anh ta gia nhập nhóm.[7] Burton gia nhập với điều kiện Metallica phải chuyển đến khu vực San Francisco.[8] Chuyển tới El Cerrito vào tháng 2 năm 1983, ban nhạc ở lại và tập luyện ở nhà quản lý viên Mark Whitaker của Exodus, nơi họ gọi là "Metallica Mansion".[9] Metallica định thu âm album đầu tay tại Los Angeles nhờ hãng đĩa độc lập của Slagel với số tiền $8,000. Slagel không đủ sức làm album này, nên Ulrich liên lạc với Jon Zazula, một chủ tiệm đĩa tại New Jersey và là người quảng bá cho những ban nhạc heavy metal tại bờ đông và đã nghe No Life 'til Leather trước đó. Metallica đón xe tới New Jersey cuối tháng 3, và từ khi nhóm chuyển đến, Zazula đã giúp bán No Life 'til Leather để thành lập Megaforce Records, vì thời đó không hãng đĩa nào chịu chi tiền cho việc thu album.[10]

Hetfield và Ulrich xa thải Mustaine vào sáng 11 tháng 4, sau một buổi diễn tại New York, vì những vấn đề về rượu và ma túy, hành vi gây sự, và mâu thuẫn với các thành viên khác của Mustaine.[11] Nhờ giới thiệu của Whitaker, Metallica tuyển mộ Kirk Hammett, người từng chơi cho Exodus và là học trò của Joe Satriani. Hammett học các bài hát trong chuyến bay tới New York, và bắt đầu thu âm với Metallica đúng một tháng sau. Metallica gặp nhà sản xuất Paul Curcio tại Music America studios ở Rochester, New York, và thu album trong hai tuần.[12] Do không có khả năng trả tiền khách sạn trong thời gian thu âm, các thành viên phải sống trong nhà dân Rochester và tại Music Factory ở Jamaica, Queens, nơi Anthrax tập luyện.[13] Curcio tưởng sẽ chỉ phải làm việc với một nhóm rock thông thường nên đã sắp xếp thiết bị sai. Ông nghĩa rằng băng thu bị biến âm quá mức và tìm cách sửa chữa lại.[14] Metallica phật ý bởi sửa đổi của Curcio vì ông có vẻ ít ít quan tâm và có ít tác động tới âm nhạc.[15] Zazula muốn Hammett làm lại những đoạn solo của Mustaine, nhưng Hammett chỉ dựa trên phần nào sáng tác của Mustaine, hầu hết bốn ô nhịp đầu tiên của hầu hết các đoạn guitar solo được Mustaine viết trước khi rời nhóm.[16] Dù có các khác biệt này, đóng góp Mustaine tới những năm đầu của Metallica vẫn được biết đến và đã đồng sáng tác bốn bài hát trong Kill 'Em All.[17] Zazula không hài lòng với lần phối khí đầu tiên vì ông cho rằng tiếng trống quá to còn tiếng guitar thì lại quá nhỏ. Lần phối khí lại sau đó được hoàn thành bởi kỹ thuật viên âm thanh Chris Bubacz.[14]

Số tiền cuối cùng là $15,000, gần như khiến Zazula phá sản. Zazula gặp khó khắ trong việc tìm nhà phân bố cho album, nhưng cuối cùng được Relativity Records chấp thuật việc phân phối ở Mỹ và Canada, và Music for Nations ở châu Âu.[10] Ban nhạc ban đầu muốn đặt tên album là Metal Up Your Ass với bìa đĩa là hình một bàn tay nắm chặt dao găm vươn lên từ bồn toilet. Tuy nhiên, Zazula thuyết phục họ thay đổi tên và bìa vì ông tin rằng các nhà phân phối sẽ không chịu chấp nhận nó. Bìa đĩa được chọn có hình bóng của một bàn tay thả ra một cây búa dính máu.[18] Burton là người đã nghĩ ra từ Kill 'Em All— xuất phát từ một nói ám chỉ các nhóm phân phối của ban nhạc, "Bọn công ty phân phối chết tiệt đó;... giết hết chúng đi!" (nguyên văn: Those record company fuckers... kill 'em all!).[15] Ulrich nghĩ Kill 'Em All là tên hay, và Zazula đồng ý.[19]