Thực hiện phương hướng phát triển kinh tế-xã hội vùng kinh tế trọng điểm miền trung, Khu kinh tế (KKT) Nghi Sơn được triển khai xây dựng ở phía nam tỉnh Thanh Hóa. Đây là khu vực lợi thế về cảng biển nước sâu, có tuyến đường bộ, đường sắt bắc-nam chạy qua, tài nguyên khoáng sản, đất đai, nhân lực dồi dào, không gian kết nối, lan tỏa rộng mở. Triển khai xây dựng KKT Nghi Sơn, hàng nghìn hộ gia đình ở các xã phía nam huyện Tĩnh Gia đã đồng thuận chuyển cư, bàn giao mặt bằng sạch cho các dự án đầu tư vào khu vực này. Sau liên doanh với Nhật Bản đầu tư xây dựng, sản xuất xi-măng Nghi Sơn, Nhà máy xi-măng Công Thanh được xây dựng, đi vào hoạt động. Đặc biệt, Nhà máy Nhiệt điện Nghi Sơn I, công suất 600 MW được Tập đoàn Điện lực Việt Nam triển khai xây dựng, đi vào vận hành thương mại vào tháng 7-2013; rồi Liên hợp Lọc hóa dầu Nghi Sơn, dự án trọng điểm quốc gia có tổng vốn đầu tư hơn 9 tỷ USD được xây dựng, đi vào hoạt động thúc đẩy kinh tế tỉnh Thanh Hóa phát triển nhanh, tương tác, kết nối vùng.
Trong lần về thăm, làm việc tại Thanh Hóa vào tháng 8-2014, Tổng Bí thư Nguyễn Phú Trọng trao đổi: “Thanh Hóa có cảng biển nước sâu, phải phát triển mạnh kinh tế biển, gắn với phát triển công nghiệp. Đó là chiến lược về lâu dài và bền vững…”. Giờ đây, KKT Nghi Sơn có nhà máy lọc hoá dầu lớn nhất khu vực Đông - Nam Á, công suất chế biến 10 triệu tấn dầu thô/năm, sản phẩm đầu ra đáp ứng 40% nhu cầu thị trường nội địa đi vào hoạt động từ tháng cuối năm 2019 đã đóng góp cho ngân sách tỉnh hơn 20 nghìn tỷ đồng sau hơn một năm hoạt động. Thanh Hóa đứng đầu cả nước về sản xuất xi-măng với tổng công suất 21 triệu tấn/năm; Nhà máy nhiệt điện Nghi Sơn 2 đang triển khai thi công, nâng tổng công suất Trung tâm nhiệt điện Nghi Sơn lên 1.800MW và tiềm năng cảng nước sâu Nghi Sơn, hệ thống cảng biển, vận tải biển quốc tế, dịch vụ logicstic tầm cỡ khu vực đã và đang được khai thác, phát huy hiệu quả. KKT Nghi Sơn ngày một sôi động, là điểm, khẳng định hiệu quả đầu tư của các nhà đầu tư trong nước và quốc tế; thật sự trở thành KKT ven biển phát triển năng động, cực tăng trưởng của vùng kinh tế Bắc Bộ.
Thập niên qua, Thanh Hóa đạt được nhiều thành tựu, nổi bật là tốc độ tăng trưởng kinh tế, GRDP bình quân hàng năm ước đạt 10,3%/năm, đứng đầu các tỉnh Bắc Trung Bộ; quy mô nền kinh tế tăng gấp 4,5 lần năm 2010, đứng thứ 8 cả nước. Với các dự án FDI có tổng vốn đăng ký đầu tư 14,13 tỷ USD, Thanh Hóa đứng đầu các tỉnh Bắc Trung Bộ, đứng thứ tám cả nước về thu hút đầu tư nước ngoài. Riêng giai đoạn 2016-2020, tổng giá trị sản xuất công nghiệp, dịch vụ, thương mại của các doanh nghiệp tại KKT Nghi Sơn và các khu công nghiệp dự kiến đạt 577.034 tỷ đồng, vượt 30,8% kế hoạch; tổng giá trị xuất khẩu đạt 8.576 triệu USD, vượt 39% kế hoạch; nộp ngân sách nhà nước đạt 56.379 tỷ đồng; giải quyết việc làm cho hơn 100 nghìn lao động. Dự kiến năm 2020, công nghiệp chế biến chế tạo chiếm 98% trong giá trị ngành sản xuất công nghiệp, tăng 2,3% so với năm 2015. Tổng thu ngân sách của Thanh Hóa ước đạt 28.967 tỷ đồng, gấp 5,5 lần năm 2010, đứng đầu các tỉnh Bắc Trung Bộ, đứng thứ 11 cả nước. Khu kinh tế Nghi Sơn đã được phê duyệt quy hoạch mở rộng lên 106.000 ha; hệ thống hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng xã hội trong KKT Nghi Sơn và các khu công nghiệp tiếp tục được quan tâm đầu tư, từng bước hoàn thiện.
Ngành công nghiệp hiện chiếm tỷ trọng cao trong cơ cấu kinh tế ở Thanh Hóa nhưng số doanh nghiệp mới thành lập đầu tư vào lĩnh vực công nghiệp còn ít, doanh nghiệp đầu tư thì có quy mô không lớn, tỷ suất lợi nhuận/doanh thu, năng suất lao động thấp. Cơ sở hạ tầng phục vụ sản xuất, phát triển công nghiệp còn thiếu; công nghiệp hỗ trợ chưa phát triển, chưa thu hút được nhiều dự án quy mô lớn, sử dụng công nghệ cao. Việc tìm kiếm, mở rộng thị trường còn nhiều hạn chế; một số công trình lớn đi vào hoạt động gặp khó khăn về thị trường nên sản xuất chưa đạt kế hoạch đề ra. Theo Tiến sĩ Dương Đình Giám, Hội Khoa học kinh tế Việt Nam: Từ nay đến năm 2030 Thanh Hóa cần tập trung phát triển mạnh các ngành lọc, hóa dầu, cơ khí chế tạo, luyện kim, năng lượng, chế biến nông sản thực phẩm và một số ngành sản xuất hàng tiêu dùng, xuất khẩu, các sản phẩm công nghiệp hỗ trợ liên quan. Sau năm 2030, ngoài tiếp tục phát triển lọc, hóa dầu, trọng tâm tâm là hóa dầu; cần tập trung đẩy mạnh phát triển công nghiệp hỗ trợ ngành cơ khí, chế tạo phục vụ các dự án nhiệt điện, điện mặt trời, các dự án trong khu Liên hợp gang thép Nghi Sơn; phát triển các lĩnh vực mới từ sản phẩm hóa dầu, các loại nguyên liệu dệt may, da giầy, vật tư nông nghiệp.
Đề xuất giải pháp phát triển công nghiệp Thanh Hóa giai đoạn 2021-2030, tầm nhìn đến năm 2045, Tiến sĩ Dương Đình Giám cho rằng, để phát triển công nghiệp hỗ trợ, Thanh Hóa cần sử dụng mô hình hỗn hợp, kết hợp giữa chiến lược kéo và chiến lược đẩy; sử dụng các chính sách khuyến khích, ưu đãi để các doanh nghiệp lớn phát huy vai trò nòng cốt liên kết, phối hợp với các nhà cung cấp trong nước, trong tỉnh tạo ra thị trường cạnh tranh lành mạnh, có lợi cho các nhà cung cấp công nghiệp hỗ trợ nội địa; lựa chọn một số doanh nghiệp lớn trên địa bàn tỉnh thực hiện chiến lược kéo, hình thành các chuỗi cung ứng sản phẩm công nghiệp hỗ trợ. Tỉnh nên xây dựng Trung tâm kỹ thuật hỗ trợ phát triển công nghiệp, trong đó nhấn mạnh các chức năng hỗ trợ doanh nghiệp trong các lĩnh vực, hoạt động khoa học công nghệ, nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, phát triển thị trường. Tiếp tục hoàn thiện môi trường đầu tư, kinh doanh thông thoáng, thuận lợi; đẩy mạnh thu hút đầu tư, trọng tâm là doanh nghiệp lớn, đầu tàu về sản xuất thành phẩm, tăng cường liên kết trong phát triển.
Mới đây, trong lần làm việc tại tỉnh Thanh Hóa, đồng chí Nguyễn Văn Bình, Ủy viên Bộ Chính trị, Bí thư Trung ương Đảng, Trưởng Ban Kinh tế Trung ương nhấn mạnh: Dựa trên thế mạnh và nền tảng đã đạt được, Thanh Hóa phải là một tỉnh công nghiệp. Với tổ hợp Lọc hóa dầu Nghi Sơn, bên cạnh lọc dầu, cần có cụm công nghiệp để sử dụng hết đầu ra của tổ hợp, tránh xuất thô, thay vào đó tạo ra các sản phẩm hóa dầu có giá trị gia tăng cao, đem lại nguồn thu lớn hơn nhiều cho tỉnh.