現代服務業是天津濱海高新區重點發展的優勢產業，包括總部經濟、科技服務業和科技金融等產業。2010年，天津濱海高新區服務業同比增長26%，占高新區的比重為43%。設計高度近600米的高銀117大廈集高檔商場、寫字樓、商務公寓和六星級酒店於壹身，建成後將是天津濱海高新區壹張亮麗的“城市名片”，成為天津濱海高新區乃至天津市極具代表性的標誌性建築。位於濱海科技園核心的渤龍湖總部經濟區，將被打造成集旅遊、商務、研發為壹體的總部經濟區。中石化華北銷售、中海油銷售、海泰控股集團、李寧樂途總部、國美電器總部、夢金元總部、水電十三局、廣播電視網絡等總部經濟近年來實現了快速增長，支撐了服務業的發展。科技服務業***有各類科技服務機構160多家，行業涉及研發服務業、科技中介、科技咨詢、專業技術服務、知識產權服務等領域，位居天津市前列。
新能源產業是天津濱海高新區的標誌性產業。天津濱海高新區2005年被原信息產業部批準為“國家(天津)化學與物理電源產業園”，2008年被國家發改委批準為“天津國家新能源高技術產業基地”，2010年被科技部批準為“國家風力發電高新技術產業化基地”。天津濱海高新區新能源產業分為儲能電池、風力發電、太陽能三大板塊，每年保持30%-40%的增長速度，2011年新能源產業產值達到220億元。培育出國內技術水平最高的鋰離子電池生產企業、市場份額穩居全球前五、中國鋰電的代表性品牌——力神電池。近年來，天津濱海高新區引進並支持發展了壹大批新能源產業項目，其中包括投資146億元的力神新能源產業園項目，積極搶占動力電池和新能源汽車的制高點；投資超100億元的英利光伏產業基地項目，生產能力達到40億瓦，產值超400億元；以及宏大中源400兆瓦太陽能電池項目、明陽風電天津產業基地項目等。這些項目達產後，將推動天津濱海高新區成為全國最受矚目的新能源產業基地。“十二五”末天津濱海高新區新能源產業產值力爭突破1000億元。
生物技術和現代醫藥產業水平領先。協和幹細胞基因工程有限公司擁有的幹細胞庫是目前世界上規模最大的幹細胞庫之壹，分離儲存臍血幹細胞技術達到國際先進水平。天藥藥業、天安藥業、天士力生物等公司研發能力位居全國前列。目前，科技部等四部委和天津市政府正在濱海高新區聯合建設“國家生物國際創新園”，建成後將成為我國生物醫藥產業的重要基地。目前已經引進了中農威特、安必森生物和協和醫藥等7個產業化項目，總投資26.3億元。引進了中國人民解放軍軍事醫學科學院的研發和產業化基地以及天津藥物研究院，其中天津市新藥安全評價研究中心已經建成並通過國家食品藥品監督管理局優良實驗室規範認證，填補了天津市醫藥領域科技創新平臺的空白，成為國內僅有的6個可以承擔包括急性毒性、長期毒性、免疫毒性、致癌毒性等所有安全性評價項目的單位之壹。天津市新藥安全評價研究中心設有國家重點實驗室和天津市重點實驗室，承擔著國家重大新藥創制、國家科技支撐計劃、國家自然科學基金、國家863計劃、國家973計劃等十余項重大研究項目，研究水平居全國前列。近年來，赫格雷全國研發總部及產業化基地、尼歐生物等項目的落戶，促進了天津濱海高新區生物醫藥產業的集群發展。
天津濱海高新區先進制造業產業門類分布廣泛，包括專業設備、航空航天、輸變電設備、儀器儀表、汽車零部件等。賽象科技公司研發的“巨型工程子午線輪胎成套生產技術與設備開發”項目獲2007年國家科技進步獎壹等獎，2007年賽象實現銷售收入8億元。西門子電氣傳動有限公司在華苑科技園建設的新廠成為全球電氣傳動第二大生產基地。航空航天產業是天津濱海高新區新的亮點，高新區引進了航天科技集團第五研究院航天器研發制造及應用產業基地、航天科技集團第十壹研究院環保脫硫項目和特種飛行器研發生產基地項目，這些項目均代表了各自領域我國的最高水平。