Thái Nguyên là một tỉnh giàu tài nguyên khoáng sản, đó là một lợi thế so sánh lớn trong việc phát triển các ngành công nghiệp luyện kim, khai khoáng… Than đá có trữ lƣợng lớn thứ hai trong cả nƣớc, trong đó than mỡ trữ lƣợng trên 15 triệu tấn và than đá trữ lƣợng khoảng 90 triệu tấn. Quặng sắt đang đƣợc khai thác cho việc luyện thép của Công ty Gang thép Thái Nguyên. Ti tan có trữ lƣợng thăm dò khoảng 18 triệu tấn. Kim loại màu có thiếc, chì, kẽm, vonfram, vàng, đồng, niken, thuỷ ngân… Hiện nay, thiếc đã đƣợc khai thác và xuất khẩu. Mỏ đá kim Núi Pháo (chủ yếu là Vonfram) tại huyện Đại Từ đã đƣợc công ty nƣớc ngoài khảo sát thăm dò, là mỏ lớn có trữ lƣợng lớn tầm cỡ thế giới và hiện nay. Khoáng sản vật liệu xây dựng là tiềm năng nguyên liệu rất lớn để sản xuất xi măng, sản xuất đá ốp lát các loại và sản xuất vật liệu xây dựng. Chính vì vậy, Thái Nguyên có nhiều điều kiện để phát triển công nghiệp.
Thành phố thái Nguyên là trung tâm công nghiệp luyện kim của vùng Trung du miền núi Bắc Bộ. Ngày 4/6/1959, Chính phủ quyết định xây dựng khu công nghiệp gang thép Thái Nguyên, nguồn nguyên liệu tại chỗ gồm mỏ sắt Trại Cau, mỏ than Phấn Mễ….Việc xây dựng khu công nghiệp gang thép tạo “hiệu ứng lan tỏa”, kéo theo sự phát triển các ngành khác nhƣ hệ thống đƣờng sắt, đƣờng ô tô, mạng lƣới cung cấp điện, nƣớc, các cơ sở công nghiệp cơ khí và vật liệu xây dựng. Khu công nghiệp gang thép Thái Nguyên đƣợc xây dựng trên diện tích 270 ha thuộc phƣờng Cam Giá, bao gồm 11 nhà máy, xí nghiệp nhƣ: nhà máy luyện gang, nhà máy luyện cán thép Lƣu Xá, nhà máy luyện cán thép Gia Sàng, nhà máy hợp kim sắt và các xí nghiệp trực thuộc công ty gang thép Thái Nguyên (nhà máy cốc hóa, vật liệu chịu lửa, mỏ sắt Trại cau, mỏ than Phấn Mễ...). Hơn 50 năm qua, Công ty cổ phần gang thép Thái Nguyên đã không ngừng đầu tƣ đổi mới công nghệ, hiện đại hóa thiết bị, áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật nhằm nâng cao công suất sản xuất. Năm 2009,
công suất sản xuất thép cán đạt 550.000 tấn, doanh thu đạt 650 tỷ đồng, nộp ngân sách nhà nƣớc 160 tỷ đồng và tạo việc làm cho trên 10.000 lao động.
Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp gang thép, trên địa bàn thành phố Thái Nguyên và vùng phụ cận xuất hiện nhiều cụm công nghiệp của trung ƣơng và địa phƣơng nhƣ: Khu công nghiệp cơ khí thị xã Sông Công, khu công nghiệp cơ khí Gò Đầm (huyện Phổ Yên) với các sản phẩm động cơ Điêzen, phụ tùng ô tô, xe máy, sản xuất vòng bi, thiết bị y tế... Hiện tại, trên địa bàn thành phố tập trung hơn 80% cơ sở công nghiệp lớn của tỉnh Thái Nguyên. Các sản ngành công nghiệp chủ yếu của các nhà máy, xí nghiệp phân bố trên địa bàn thành phố Thái Nguyên gồm: công nghiệp cơ khí chế tạo, công nghiệp khai khoáng, công nghiệp vật liệu xây dựng, công nghiệp dệt may…
Sự có mặt của tập đoàn Samsung với việc khởi công xây dựng tổ hợp tại khu công nghiệp Yên Bình (cách TP. Thái Nguyên 25 km về phía Nam) vào tháng 3/2013 đã đem lại cho Thái Nguyên một diện mạo mới. Dự án nhà máy sản xuất vi mạch và linh kiện điện tử cho điện thoại di động của Samsung Electro – Mechanics. Tháng 3/2013, Samsung Electronics Việt Nam Thái Nguyên (SEVT) chi 2 tỷ USD để xây dựng khu tổ hợp công nghệ cao tại Thái Nguyên. Tiếp theo, SEM là công ty con thuộc Tập đoàn Samsung, chuyên sản xuất sản phẩm công nghệ tích hợp cho các thiết bị điện tử với số vốn 1,2 tỷ USD. Đến nay, cả 3,2 tỷ USD của Samsung đều đã đƣợc tỉnh duyệt ƣu đãi. Với hai dự án tỷ USD trên, Thái Nguyên cũng thu hút đƣợc một loạt các dự án đầu tƣ nƣớc ngoài vào phụ trợ cho Samsung.