Отраслями промышленной специализации Северо-Западного экономического района являются машиностроение, химическая, лесная, целлюлозно-бумажная и пищевая промышленность.
Многоотраслевое машиностроение – главная отрасль хозяйства региона. Наиболее развито железнодорожное машиностроение (Санкт-Петербург), судостроение (Санкт-Петербург, Выборг и Калининград), энергетическое машиностроение (Санкт-Петербург и Колпино), оптико-механическая (Санкт-Петербург), электротехническая промышленность (Санкт-Петербург и Великий Новгород), приборостроение (Санкт-Петербург), часовая промышленность (Петродворец), тракторостроение (Санкт-Петербург), быстро развивается автосборка в Калининграде, Всеволожске и Санкт-Петербурге.
Химическая промышленность — вторая по значению отрасль промышленности региона выделяется развитием нефтеперерабатывающей промышленности (Кириши), тонкой химии (Санкт-Петербург), производством фосфорных (Кингисепп) и азотных (Великий Новгород и Калининград) удобрений.
Лесная промышленность выделяется деревообработкой (Великий Новгород), производством спичек (Чудово) и бумаги (Светогорск и Калининград).
Особой отраслью специализации региона является фарфоро-фаянсовая промышленность (Ломоносов и Чудово)