古代广州的手工业非常发达，船舶业、冶铸和五金业、纺织业、食品加工、中成药业、陶瓷业、美工等都享誉全国。广州清初所产棉花，以轻暖出名，于广州十三行之财富积累也有助推。由于本埠棉布价廉物美于英国布，出口甚多。巨大利益驱使棉花来料加工迅速兴起。广州纺织业带之形成，带动相关行业的兴盛[190] 。1870年代起，清廷展开洋务运动，广州近代工业开始起步。清朝末期，广州附近已经集中大量各种轻工业工厂[191]。民国开始，广州轻工业快速发展，对外贸易大幅增长，使广州成为当时中国较为发达的城市。1929年至1936年，陈济棠主粤时建立较完善的工业体系，对广东经济起到极大的推动作用[192]。中华人民共和国成立后工业国有化。1950年代及1960年代时，工业有所恢复，但文化大革命再次严重冲击广州工业生产，工业发展减慢。但其间仍在政府扶持下建立重工业体系。1975年后，政治局面好转，政府大力扶持日用品为主的轻工业，广州工业进入快速增长时期。1980年代后期，广州市主要发展第三产业，工业产值比重下降。[193]
1990年代起乃至2000年以后，广州市政府力图改变产业构成，加大扶植重工业；汽车、石化和电子信息产品制造已成为21世纪初广州的三大支柱产业[194]。汽车产业为广州市第一大产业，同时也支撑了广州市的主要GDP占比和财政收入[195]。在该产业方面，相继成功吸引日本三间主要汽车制造企业投资设立工厂，令广州在数年间成为中国重要的汽车生产基地之一，在2017年，广州市汽车产量达310.8万辆，产量居全国第一[196]；江南地区最大的广州市陈田汽配市场位于市郊，广州同时亦是国内出产日本汽车最多的城市[197]。广州主要的石化企业有中国石化广州分公司、广州珠江化工集团和广东南方碱业股份有限公司。2019年，广州工业总产值位居全省第四位[198]，其中电子产品制造业全年产值2,643亿元[199]。
广州在近年大力发展高新技术产业，是“中国制造2025”的试点城市之一[200]。早在1991年3月，广州就成立了全国首批国家级高新区之一的广州高新技术产业开发区。[201]2010年，由中华人民共和国和新加坡两国合作推动的中新广州知识城奠基，将重点发展科技创新、高端制造业、人工智能和知识产权保护等领域，现已引进GE生物科技园、百济神州、中新国际联合研究院、冷泉港实验室等研发项目和机构。[202]2011年，广州国际生物岛（官洲岛）正式开放，定位为国际生物医药创新中心，推动广州发展生物医药产业，截至2016年有132家企业签约落户。[203]2017年3月，广州宣布将发展新一代信息技术、人工智能、生物医药等新兴产业，实现从三大支柱产业到“IAB“计划的升级。[204]2018年，广州新增高新技术企业超过3000家，总数从2015年的1,919家增加至2018年的1.1万家，新增数量位居全国第三。[205]