创新是“三城一区”的底色。2023年1—11月，“三城一区”²内大中型重点企业研发费用合计2429.8亿元，占全市大中型重点企业研发费用的比重为69.4%。

中关村科学城发挥创新龙头作用，截至2023年底，海淀区拥有全国重点实验室53家，约占全国19%，拥有国家高新技术企业近万家，约占全市35%，拥有国家级专精特新“小巨人”企业316家，约占全市4成；未来科学城“两谷一园”建设加快，已经建成国家和省部级重点实验室、工程技术中心95个，汇聚各类科技创新型企业1.3万家；怀柔科学城“一核四区”空间功能布局逐渐形成，“十三五”期间29个设施平台土建工程全部竣工，子午工程二期等16个设施平台进入科研状态，高能同步辐射光源等13个项目进入科研设备安装调试阶段；北京经济技术开发区（简称经开区）、顺义创新产业集群示范区积极构建现代化产业体系，经开区主导产业中，新一代信息技术产业不断做强做优，机器人和智能制造产业快速发展,顺义创新产业集群示范区重点培育新能源智能汽车、第三代半导体、航天航空三大产业集群。

“三城一区”主动融入区域协同发展大局，着力服务产业发展需求，探索三地产业园区共建新模式。

中关村示范区企业在津冀两地设立分支机构累计9700余家³，贝塔科技等5个高精尖项目落地北京城市副中心，高端农业、数字经济等领域80多家企业赴雄安新区实地对接，推动航天宏图、东华软件、利亚德集团等行业领军企业设立分公司。未来科学城加快建设，将在2025年建成京津冀氢能科技示范和产业高端装备制造先行区。怀柔科学城与津冀企业在动力电池性能评测、安全技术开发等方面建立了长期稳定的合作关系，同时鼓励北京企业在津冀布局，助力有研科技集团将河北作为培育“专精特新”企业的重点区域，在廊坊、雄安新区等地投资设立6家子企业；截至2023年底，怀柔与承德丰宁共同建立的怀丰产业园已入驻京企20家，总投资15亿元，涵盖汽车部件、新能源装备、生物医药等领域，2023年实现主营业务收入2.6亿元。经开区着力推动汽车、机器人、医药等产业链在区域内布局，已形成以北京奔驰为龙头的高端汽车产业集群、以北汽新能源和小米汽车为龙头的新能源汽车产业集群，2023年汽车与交通设备产业⁴占经开区工业总产值的41.2%。以此为基础，经开区推动北京奔驰在京津冀地区拓展布局126家供应商，主要分布在武清、廊坊等地，并在天津武清建立全国最大的分送中心。