上世纪80年代，作为滨海新区的前身，天津开发区、保税区先后引进了摩托罗拉、康师傅等企业，形成了“一支机”、“一碗面”的产业基础。发展到今天，滨海新区已经形成了电子通信、石油开采、汽车与装备制造等千亿级龙头产业。
近年来，在外部环境与政策调整的背景下，传统的重化工业开始进入“瓶颈期”。根据天津统计局数据，1-8月工业投资同比下降23.2%，作为天津重要的工业区，滨海新区的相关数据也不“亮眼”，产业结构调整迫在眉睫。要以滨海新区为龙头，积极调整优化产业结构，加快转变经济发展方式，推动产业集成集约集群发展。
将“转型升级任务仍然较重，战略性新兴产业比重不够高，民营经济发展活力有待增强”列为了滨海新区发展面临的首要问题。在发展形势的倒逼下，滨海新区逐渐从过去以招商引资为主，外企、国企为主的传统产业园区模式，向注重平台建设、注重培育和孵化创新企业、注重民营经济的新型产业模式转变。
近年来，包括滨海-中关村科技园、天津国际生物医药联合研究院、国家动漫产业综合示范园等多个生物医药、高端制造和文化创意产业项目落户滨海新区。据千讯咨询发布的《中国工业市场前景调查分析报告》显示，如何搭建工业产业支撑体系，引导产业健康发展，成为滨海新区各个园区的工作重点。
截至目前，天津国家自主创新示范区注册企业总数超11万家，总收入超万亿元。其中，科技企业达到30096家、小巨人企业1527家、高新技术企业1944家，营业收入超百亿企业达34家，新型研发机构也有近30家。到2020年，滨海新区人工智能核心产业规模将达到500亿元，带动相关产业规模达到3000亿元以上。