1980年ごろまでに筑波研究学園都市に立地した国立、特殊法人・公益法人の研究教育機関は、筑波大学など文教系7、土木研究所など建設系7、機械技術研究所など理工系19、農業研究センターなど生物系16の合計49。つくば市の北から南まで整然と配置されている。 これらの機関に勤める研究者は約13,000人で、国内の約40%が集中している。民間を含めると研究者数は約1万9,000人にのぼり、このうち約5000人が博士号を持つといわれる。異分野の研究者の交流を促すため、筑波大学長を務めた江崎玲於奈博士が中心となって「つくばサイエンス・アカデミー」が設立された。 2000年には筑波大学名誉教授の白川英樹博士がノーベル化学賞を受賞。研究学園都市から念願の初受賞となった。高エネルギー物理学や材料化学の分野でも、次のノーベル賞を狙う研究成果が目白押しだ。

国関係の機関だけでなく、大企業や外資系企業の研究所が大小100以上ある。その多くは1985年に開催された科学万博以降の進出。国の研究機関との連携や人材交流、首都圏にありながら恵まれた環境、成田空港への近さなどが誘因になっている。「つくばブランド」を重視する企業も少なくない。 万博跡地に設けられた筑波西部をはじめ、同北部、東光台など市内には大きな工業団地が7つあり、総面積は約512ha。単独立地の研究所、工場も多い。バブル経済の崩壊後、研究開発投資を手控える企業が増えているが、つくばに対する評価は高く、つくばに機能を集中させる企業も見られる。 なかでも目立つのが製薬メーカーの研究所の活動。生物の全遺伝情報(ゲノム)に基づく新しい医薬品の開発に挑んでおり、設備投資は旺盛だ。ほかにIT(情報技術)、環境など競争の激しい分野でも、世界を相手にした研究開発を進めている。

国が進める行政改革の一環で2001年4月、国立試験研究機関の多くが衣替えして独立行政法人になった。かつての通産省工業技術院を再編して3000人以上の研究者を擁する国内最大の研究機関になった産業技術総合研究所など、つくばを本部とする15の法人が新たに誕生した。 独法化されると、これまで中央官庁に統制されていた経費の使い方や人材のやりくりなどの自由裁量が増し、社会のニーズにあった研究がしやすくなる。同年には産総研や防災科学技術研究所などに異なる研究所にあるスーパーコンピューターを高速光ファイバーで結んだ「つくばWAN」が稼動。研究所間の本格交流に道を開いた。 2002年10月1日には市内にある筑波大学と図書館情報大学が統合し、学生数が1万4000人を超える新「筑波大学」として再出発した。2004年度に国立大学の独立法人化が遂げられた今、教育・研究の高度化と自主的な経営のあり方を模索している

つくばの研究教育機関は外国からの多くの研究者、留学生を受け入れている。常時約6500人が住民登録しており、茨城県内の市町村ではトップとなっている。出身地域はアジアが最も多く、北米が続く。研究施設内に宿舎が設けられているケースが多いが、2001年には二の宮地区に外国人研究者専用のマンションが完成した。 1999年には、新たな国際交流拠点となるつくば国際会議場(エポカルつくば)がオープンした。1000人以上の大規模な学会にも対応できる設備を有し、本格的な国際会議や研究会から展示会まで、多彩なコンベンションの開催が可能だ。なお、つくば国際会議場における2005年の国際会議の開催数は48件で、全国で10番目（国際会議施設としては全国４番目）となった。 都市の国際化を支援するため、つくば市では「つくばコンベンションビューロー」を組織し、国際会議の誘致、宿泊施設の紹介、観光案内など受け入れ態勢の整備を進め、国際会議等の誘致を通じた地域経済の活性化を図っている。

茨城県の調査によると、つくば発ベンチャー企業は、既に1４0社を超え、さらに増え続けているという。平成13年度から、「つくば・東海・日立知的特区」に認定された事により、つくばに集積する研究機関の研究成果を、研究者自身が大学や研究所に籍を置いたまま、起業することが可能となるなど、国家公務員の兼業規定の緩和が図られた。産総研や筑波大を中心に、ハイテクベンチャーの起業が続いており、つくばが科学技術とともに新産業創出の場としても大きく期待されるようになっている。 　また、平成17年秋には、「つくばベンチャー大賞」（主催・NPOつむぎつくば）が制定された。その趣旨は、つくばらしい高い技術力、知性、感性を活かした事業を展開し、クオリティ・オブ・ライフの向上に貢献するベンチャー企業を顕彰するもの。毎年秋には、つくばで活躍するベンチャー企業が表彰され、マスコミに登場するため、今までの研究中心の「科学の街」から、その研究成果が人々の生活に役立つという意味で親しみのもてる「ベンチャーの街」のイメージも前面に出てきた。