Определяют развитие области такие отраслевые комплексы, как металлургический, машиностроительный и металлообрабатывающий, топливно-энергетический, строительный, аграрно-промышленный. 

Металлургический комплекс является ведущим в экономике Челябинской области. Он производит 61,7% объема продукции промышленности области. В черной металлургии наиболее существенную роль играют: ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», ОАО «Мечел» (г. Челябинск), металлургические заводы в горнозаводской зоне Урала ( города Аша, Златоуст, Чебаркуль), заводы по производству труб, метизов (города Челябинск, Магнитогорск, Миньяр), комбинаты по выпуску ферросплавов (г. Челябинск), огнеупоров (г. Сатка). Предприятия цветной металлургии области (ЗАО «Кыштымский медеэлектролитный завод», ОАО «Челябинский электролитный цинковый завод», ОАО «Уфалейникель», ОАО «Челябинский электродный завод») производят цинк, никель, рафинированную медь, графитированные электроды. Доля цветной металлургии в объеме промышленности 7,1%. 

Предприятия машиностроительного комплекса производят 16,7% промышленной продукции области. Машиностроение представлено автомобильной (29,7%) промышленностью, тракторным и сельскохозяйственным (16,6%), металлургическим, строительно-дорожным и коммунальным, электротехническим, горношахтным и горнорудным машиностроением, станко- и приборостроением. Ведущими предприятиями отрасли являются ООО «Челябинский тракторный завод «Уралтрак» и ОАО «Автомобильный завод «Урал». 

На северо-западе области располагаются уникальные крупнейшие центры атомной промышленности (города Снежинск и Озерск), а на западе – центры ракетостроения и космической техники.