Nejvýznamnější odvětví ekonomiky představuje
- cestovní ruch který je spojený s atraktivní přírodou a památkami v lázeňském trojúhelníku který je památkou UNESCO
- těžba hnědého uhlí a chemický průmysl na Sokolovsku (Sokolovská uhelná)
- těžba kaolinu na Karlovarsku (Sedlecký kaolin) a s tím související bohatá tradice keramického a sklářského průmyslu
- výroba hudebních dechových nástrojů v Kraslicích a dřevěných strunných nástrojů v Lubech
- strojírenství (ROTAS STROJÍRNY, Svatavské strojírny)
- automobilový průmysl (WITTE Nejdek, KE Ostrov – Elektrik, ELEKTROMETALL)
- elektrotechnika a výroba pryžových a plastových výrobků.
V kraji se nachází průmyslové zóny, jako je například Panattoni Park Cheb I. a II. a Průmyslová zóna Ostrov, jejichž umístění blízko německých hranic představuje strategickou výhodu pro řadu firem. Na území Karlovarského kraje se zároveň nachází velké množství jak greenfieldů, tak i brownfieldů, jejichž revitalizace představuje zajímavou možnost pro realizaci budoucích podnikatelských i nepodnikatelských projektů.
V Karlovarském kraji má pobočku či distanční pracoviště také Západočeská univerzita v Plzni, Česká zemědělská univerzita v Praze a Univerzita Karlova. V Karlových Varech pak sídlí Soukromá Vysoká škola finanční a správní.