Klíčovými odvětvími Ústeckého kraje jsou:

• Nová energetika a vodíková ekonomika: Kraj prochází zásadní energetickou tranzicí od těžby uhlí k modernímu energetickému hospodářství. Pozornost se upírá na zavádění obnovitelných zdrojů (fotovoltaika, geotermální a větrná energie), technologie pro akumulaci energie a významně se rozvíjí vodíkové hospodářství, které představuje jednu z hlavních rozvojových příležitostí regionu. 
• Chemický průmysl s důrazem na „zelenou chemii“ a cirkularitu: Tradičně silné odvětví s mezinárodním přesahem a silným výzkumným zázemím se transformuje směrem k udržitelným řešením. Zahrnuje například cirkulární ekonomiku (včetně recyklace plastů), čisté technologie, vývoj moderních katalyzátorů nebo neenergetické využití uhlí. 
• Strojírenství a moderní mobilita: Tradiční výroba, zejména v automotive sektoru, se posouvá k inteligentním dopravním řešením. Zahrnuje vývoj nových zdrojů energie pro dopravu, inovativní materiály, a také výzkum a testování autonomních vozidel či kooperativních dopravních systémů.
• Průřezové technologie (digitalizace a nanotechnologie): K dosažení transformačních cílů kraj sází na aplikovanou digitalizaci (Průmysl 4.0, smart city, e-Health) a také na vývoj a komerční aplikaci nanotechnologií, na kterých úzce spolupracují místní univerzity s inovativními firmami. 
•  Kulturní a kreativní odvětví (KKO): Jako pokračování historických tradic regionu se formují moderní kreativní průmysly, které hrají klíčovou roli v posílení identity obyvatel s transformujícím se regionem  Jejich rozvoj podporuje místní univerzitní prostředí.

Strategie Ústeckého kraje do budoucna počítá s podporou užších subdomén naplňujících transformační cíle, mezi které patří rozvoj cleantech odvětví, vodíkové ekonomiky a využití geotermální energie.

Zaměřuje se také na agrosektor a biotechnologie ve vztahu k obnově krajiny, zavádění principů Průmyslu 4.0, zejména aditivních technologií, umělé inteligence a automatizace, a na rozsáhlou digitalizaci komerčních i veřejných služeb včetně konceptů e-Health, eVzdělávání a Smart City, jež vhodně doplňují i netechnické inovace.

Na území kraje se nachází velké množství průmyslových zón. Za největší rozlohou i počtem investorů považovat Strategickou průmyslovou zónu Triangle a Strategickou průmyslovou zónu Joseph. V kraji působí i řada významných institucí:

ORLEN UniCRE a.s. (výzkum a vývoj v oblasti průmyslové chemie, environmentálních technologií a udržitelných zdrojů) 

• Výzkumný ústav pro hnědé uhlí a.s. (komplexní výzkumné, inženýrské, laboratorní a ekologické služby se sídlem v Mostě) 
• Výzkumný ústav balneologický, v. v. i.
• Výzkumná infrastruktura RINGEN v Litoměřicích (zaměřená na výzkum hlubinné geotermální energie)  
• Výzkumn ústav  rostlinné výroby, v. v. i. 
• Vědeckovýzkumná centra působící přímo při Univerzitě J. E. Purkyně v Ústí nad Labem 

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 správní.