Klíčovými odvětvími Ústeckého kraje jsou:
- Těžba hnědého uhlí a navazující energetika v blízkosti povrchových dolů Mostecké pánve (Největší uhelné elektrárny v ČR: Prunéřov, Tušimice, Ledvice a Počerady)
- Chemický průmysl (rafinérie Unipetrol; Spolchemie – výroba epoxidové pryskyřice a polyesterů; Viterra Czech – výroba potravinářských olejů; Lovochemie – největší výrobce hnojiv v ČR)
- Sklářský průmysl (AGC Automotive Czech – největší exportér plochého skla; Český porcelán Dubí – výroba cibulového porcelánu; Royal Dux z Duchcova – figurální a ozdobný porcelán, působící na trhu více než 100 let)
- Strojírenský průmysl a kovovýroba: výroba komponentů motorových vozidel (KS Kolbenschmidt Czech Republic, Pierburg, Benteler Automotive Rumburk) a na ni dodavatelsky navazující obory, jako je výroba plastů a nekovových výrobků (SSI Technologies, RAI MOST, TRCZ)
Strategie Ústeckého kraje do budoucna počítá s podporou rozvoje sofistikované výroby, vývojových center, center strategických a sdílených služeb, center autonomní mobility a technologických center menšího rozsahu.
Na území kraje se nachází velké množství průmyslových zón. Za největší lze rozlohou i počtem investorů považovat Strategickou průmyslovou zónu Triangle (vlastní Ústecký kraj) a Strategickou průmyslovou zónu Joseph (vlastní město Most).
V regionu působí několik výzkumných ústavů jako:
- UniCRE (výzkum a vývoj v oblasti průmyslové chemie a environmentálních technologií),
- Výzkumný ústav pro hnědé uhlí,
- Výzkumný ústav balneologický aj.
V Ústí nad Labem se nachází Univerzita Jana Evangelisty Purkyně. Svá detašovaná pracoviště má v regionu Vysoká škola chemicko-technologická, České vysoké učení technické, Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava či Vysoká škola finanční a správní.