新能源產業是天津濱海高新區的標誌性產業。天津濱海高新區於2005年被原信息產業部批準為“國家(天津)化學物理動力產業園”，2008年被國家發改委批準為“天津國家新能源和高技術產業基地”，2010年被科技部批準為“國家風電高技術產業基地”。天津濱海高新區新能源產業分為儲能電池、風力發電、太陽能三大板塊，年增長率30%-40%。2011年，新能源產業產值達到220億元。培育了國內技術水平最高、市場占有率全球前五的鋰離子電池生產企業李紳電池，中國鋰電池的代表品牌。近年來，天津濱海高新區引進和支持發展了壹大批新能源產業項目，包括投資6543.8+046億元的李紳新能源產業園項目，積極搶占動力電池和新能源汽車的制高點；投資超6543.8+00億元的英利光伏產業基地項目，產能40億瓦，產值超400億元；以及宏大的中原400 MW太陽能電池項目和明陽風電天津產業基地項目。這些項目投產後，天津濱海高新區將成為中國最具吸引力的新能源產業基地。十二五末，天津濱海高新區新能源產業產值將力爭突破6543.8+0000億元。
生物技術和現代醫藥產業水平領先。協和幹細胞基因工程有限公司擁有的幹細胞庫是目前世界上最大的幹細胞庫之壹，臍帶血幹細胞分離保存技術達到國際先進水平。天藥藥業、天安藥業、天士力生物等公司研發能力位居國內前列。目前，科技部等四部委和天津市政府正在濱海高新區共建“國家生物國際創新園”，建成後將成為中國生物醫藥產業的重要基地。目前已引進中農威特、安碧森生物、謝赫醫藥等7個產業化項目，總投資26.3億元。引進了解放軍軍事醫學科學院R&D和產業化基地、天津藥物研究所，其中建成了天津市新藥安全性評價研究中心，並通過了國家美國食品藥品監督管理局優秀實驗室標準認證，填補了天津市在醫藥領域科技創新平臺的空白，成為全國僅有的6家可承擔急性毒性、長期毒性、免疫毒性、致癌毒性等全部安全性評價項目的單位之壹。天津市新藥安全性評價研究中心設有國家重點實驗室和天津市重點實驗室，承擔國家重大新藥創制、國家科技支撐計劃、國家自然科學基金、國家863計劃、國家973計劃等十余項重大研究項目，研究水平居全國前列。近年來，黑格爾國家R&D總部和產業化基地、新生物等項目的落戶，推動了天津濱海高新區生物醫藥產業的集群發展。
天津濱海高新區先進制造業分布廣泛，包括專業裝備、航空航天、輸變電設備、儀器儀表、汽車零部件等。賽象科技公司開發的“巨型工程子午線輪胎成套生產技術及設備開發”項目獲得2007年國家科技進步壹等獎，賽象2007年實現銷售收入8億元。西門子電氣傳動有限公司在華源科技園建設的新工廠已成為全球第二大電氣傳動生產基地。航天產業是天津濱海高新區的新亮點。高新區引進了航天科技集團第五研究院航天器R&D、制造及應用產業基地、航天科技集團第十壹研究院環境脫硫項目和特種飛機R&D及生產基地項目，均代表了各自領域的國內最高水平。