Největším městem je Plzeň s více než 170 tisíci obyvateli. V roce 2015 získala Plzeň titul Evropské hlavní město kultury. Od té doby se značně rozšířila nabídka kulturních akcí města a zvýšil se počet jeho návštěvníků.
Mezi nejvýznamnější univerzity v regionu patří Západočeská univerzita v Plzni a Lékařská fakulta Univerzity Karlovy v Plzni. Na území kraje působí více než sto vědeckých, výzkumných a vývojových týmů, a to napříč fakultami, ústavy a vědeckými pracovišti. Jako příklady univerzitních center lze uvést Regionální technologický institut (RTI), Výzkumné centrum NTIS – Nové technologie pro informační společnost, Regionální inovační centrum elektrotechniky (RICE), Nové technologie – výzkumné centrum (NTC) či Biomedicínské centrum. Špičkovým výzkumem a vývojem s dlouholetou tradicí a nadnárodní působností se zabývá také řada soukromých subjektů, jako je například COMTES FHT a Výzkumný a zkušební ústav Plzeň.
Mezi tradiční průmyslová odvětví Plzeňského kraje patří strojírenství, které navazuje na historii podniku ŠKODA a dnes je zastoupeno společnostmi jako je ŠKODA TRANSPORTATION. Dále je to potravinářský průmysl reprezentovaný primárně pivovarnickou tradicí v čele s Plzeňským Prazdrojem, následovaný likérkou Stock Plzeň - Božkov a výrobcem šumivých vín Bohemia Sekt. Z tradičních odvětví nelze opomenout sektor energetiky, v němž působí firmy Doosan Škoda Power, BRUSH SEM a ŠKODA JS. Dlouholetou tradici má v kraji i průmysl stavebních hmot a keramiky, kterou dále rozvíjí kupříkladu chlumčanská společnost LASSELSBERGER.
Z dalších průmyslových odvětví se v kraji, především díky jeho strategické poloze, prosazuje automobilový sektor (VIZA AUTO CZ, Shape Corp. Czech Republic, MBtech Bohemia, JTEKT Automotive Czech Plzen, International Automotive Components Group, Faurecia Plzeň, IDEAL AUTOMOTIVE Bor, Eissmann Automotive Česká republika, KDK Automotive Czech, GRAMMER CZ), sektor elektrotechniky (ŠKODA ELECTRIC, Daikin Industries Czech Republic, Panasonic AVC Networks Czech) a letecký a kosmický průmysl (Safran Cabin CZ, Aerotech Czech, Precision Castparts CZ, Workpress Aviation).
Plzeňský kraj vytváří společně s Jihočeským krajem územní jednotku NUTS II Jihozápad. Díky svým ekonomickým ukazatelům se řadí mezi nejvýkonnější kraje České republiky.