城市群通过分工合作增强了产业集群和经济专业化水平，通过发挥经济集聚效应成为重要的创新中心。2021年10月，亚洲开发银行发布的报告指出，集群内城市间既进行吸引企业和人才的竞争，也通过增进合作产生更多收益，例如，长三角、长江中游等城市群的研发和制造伙伴关系，推动了汽车产业集群的形成。部分城市已发展成为以金融和科技产业为核心的智慧城市。据不完全统计，中国19个主要城市群的专利授权数占全国的比例近年来一直在80%以上。2023年12月权威学术期刊《自然》发布的《全球创新中心指数》报告指出，北京在全球创新中心指数排名中位列第三，粤港澳大湾区首次超过东京湾区位列第六。中国城市创新能力显著提升，为全球发展提供了新动力。