Основной отраслью специализации является машиностроение, на долю которого приходится 56 % объёма промышленного производства. Представлено авиастроением, приборостроением, станкостроением, автомобилестроением. Важное место в отрасли занимает группа заводов автомобильной промышленности, которые производят около 95 % российских автобусов и немногим более 10 % грузовых автомобилей. Ульяновский автозавод возник в 1941 году на базе эвакуированного московского ЗИЛа. Здесь создана серия автомобилей УАЗ высокой проходимости грузоподъёмностью 0,8 т. Почти 30 % продукции завода идёт на экспорт. В области производят также самолеты, станки, оборудование для химической промышленности и сельского хозяйства.

В Ульяновске находится один из крупнейших в Европе авиационных заводов — «Авиастар-СП». Предприятие способно выпускать более 50 самолётов в год. Оно производит грузоподъёмные самолёты — Ан-124 «Руслан», ставшие гордостью российской авиации, а также среднемагистральные пассажирские самолёты Ту-204. Область занимает первое место в России по производству гражданских самолётов и пятое — по производству автомобилей. Коэффициент специализации (душевого производства) по выпуску легковых автомобилей — 4,2.

На втором месте по доле промышленного производства области находится пищевая промышленность — 13,7 %. Значительное развитие получило производство сахара, которое сосредоточено на единственном предприятии — ОАО «Ульяновсксахар». Объём производства сахара составляет около 190 % областной потребности, таким образом почти половина производимой продукции может быть реализована за пределы области. Коэффициент специализации (душевого производства) по производству сахара — 2,7. Также выделяют традиционные, получившие развитие ещё в дореволюционное время и значительно выросшие с тех пор отрасли: мукомольная, крахмалопаточная, маслосыродельная, спиртоводочная.

Значительное развитие получила электроэнергетика — 12,5 %. Мощность электростанций составляет 955,6 тыс. кВт. Количество предприятий в отрасли увеличилось за последние 5 лет в 3 раза и составляет 18.

На базе собственных ресурсов получил развитие производство строительных материалов (6 % от общего объёма промышленного производства). ОАО «Ульяновскцемент» имеет производственные мощности для выпуска портланд-цемента марки «400» в количестве 1800 тыс. тонн. Подготовлено для эксплуатации Широковское-II месторождение мела с запасами 20,8 млн тонн. В перспективе освоение крупнейшего в Поволжье месторождения мела «Солдатская Ташла» с промышленными запасами высококачественного сырья 273,5 млн тонн. На базе Инзенского месторождения ООО «Диатомит-Инвест» выпускает различные теплоизоляционные материалы (диатомовый порошок и керамические изделия из него — кирпич, скорлупы, сегменты). Проектная мощность предприятия — 400 тыс. м³ в год. Коэффициент душевого производства по цементу — 2,9, по выпуску кирпича — 1,8. Ташлинское месторождение является крупнейшей в стране централизованной сырьевой базой стекольной промышленности. Высококачественные стекольные пески Ташлинского горнообогатительного комбината (ныне ОАО «Кварц») поставляются крупнейшим стекольным заводам России. С 1985 года действует обогатительная фабрика проектной мощностью 300 тысяч тонн обогащённых песков в год.

В Ульяновской области представленно производство Международных компаний:

«SABMiller» - Пивоваренный завод

«Mars» - заводы по производству сухих кормов для домашних животных и кондитерских изделий

«Henkel Group» - завод по производству сухих строительных смесей