按照《中国制造2025分省市指南》要求，重点产业集聚的省市，可选择优势领域建设省级制造业创新中心。
对于事关制造业发展全局的重点领域的省级制造业创新中心，在本领域形成较强影响力的，经专家组审核通过后，可升级为国家制造业创新中心。
因此，国家级制造业创新中心，原则上比省级制造业创新中心更关键更前沿。
国家动力电池创新中心
2016年6月30日，国家动力电池创新中心在京正式成立。未来这一创新中心将面向行业共性需求，通过协同技术、装备、人才、资金等各类资源，打通前沿技术和共性技术研发供给、转移扩散和首次商业化的链条，为我国实现动力电池技术突破，提升动力电池产业竞争力，支撑新能源汽车产业发展提供战略支撑。
国家增材制造创新中心
国家增材制造创新中心是国家落实《中国制造2025》而布局规划建设的增材领域唯一的国家级创新中心。中心以国家战略目标和制造创新发展为导向，瞄准重大设备、重要材料、关键工艺、核心软件、核心元器件等前沿共性关键技术，以及创新技术、转化技术、孵化技术，通过多学科交叉创新和“政产学研金用”协同创新，打造完整创新链、产业链，带动整个制造业的转型升级，服务中国制造强国战略。
国家印刷及柔性显示创新中心
国家印刷及柔性显示创新中心于2018年初在广州揭牌，由TCL集团发起成立的广东聚华印刷显示技术有限公司承接该创新中心。广东聚华印刷显示技术有限公司成立于2014年12月，位于广州市黄埔区科学城光谱中路的显示产业园区，由TCL集团旗下深圳华星光电技术有限公司、天马微电子股份有限公司、中电熊猫集团旗下南京华东电子信息科技股份有限公司、华南理工大学、福州大学、华中科技大学、中国科学院福建物质结构研究所共同持股。而基于聚华成立的国家印刷及柔性显示创新中心采取“企业法人+联盟”的形式，整合上述资源并与其他国内外企业进行合作。
国家信息光电子创新中心
国家信息光电子创新中心于2017年10月31日获工信部批准， 落户武汉中国光谷，致力于突破产业链关键共性技术瓶颈，促进成果转化，支撑新一代信息技术产业发展。中心由我国信息光电子领域具有雄厚科研实力、丰富资源优势、强大产业能力的企业、科研院所、高校、产业基金等各类创新主体，以“公司+联盟”形式建立的新型创新载体，是面向信息光电子制造业创新发展的重大需求，突出协同创新取向，重点围绕加强产业前沿和关键共性技术研发、促进技术转移扩散和首次商业化应用、加强制造业创新人才队伍建设、提供制造业创新的公共服务、开展国际交流与合作等方面，充分利用现有创新资源和载体，打造协同的创新生态系统。
国家机器人创新中心
2018年6月19日，国家机器人创新中心在中科院沈阳自动化研究所揭牌，这是设立在辽宁的首个国家级制造业创新中心。国家机器人创新中心将着力培育发展机器人整机及关键零部件检验检测能力、机器人核心零部件中试孵化能力、应用示范能力及行业支撑服务能力等，形成集研究开发、成果转化、行业服务、人才培养于一体的国家机器人产业协同创新基地。
国家集成电路创新中心
国家集成电路创新中心由复旦大学、中芯国际和华虹集团三家单位共同发起，逐步吸收更多龙头企业和研究机构，打造国家集成电路共性技术研发平台，着力解决我国集成电路主流技术方向选择和可靠技术来源问题，为产业升级提供技术支撑和知识产权保护。
创新中心将瞄准集成电路关键共性技术，突出共性技术研发能力、行业服务与成果转化能力，自力更生、攻坚克难，力争早日实现核心技术突破。创新中心将逐步吸收更多龙头企业和研究机构，以技术研发、高端芯片设计支持、知识产权保护与服务为主要方式，通过人才培养、成果扩散、行业服务、国际合作，加速实现研发成果向生产力的转换，为我国集成电路产业技术升级和下一代集成电路生产线的建设提供技术来源和知识产权保护,同时支持国产高端芯片在国内制造企业实现生产，进一步提升我国的集成电路产业技术水平。
国家智能传感器创新中心
国家智能传感器创新中心在工业和信息化部的指导下，致力于先进传感器技术创新，联合传感器上下游及产业链龙头企业开展共性技术研发，形成“产 学 研 用”协同创新机制，打造世界级智能传感器创新中心。
创新中心依托上海芯物科技有限公司，采用“平台+联盟”的方式，通过构建产业生态圈，面向智能传感器设计、材料、制造、设备、封装、测试等产业链上的大中小型企业提供关键共性技术支撑平台。
国家数字化设计与制造创新中心
国家数字化设计与制造创新中心（以下简称创新中心）由华中科技大学与清华大学联合发起，并于2018年9月获工信部批准建设。
创新中心面向国家战略和支柱行业，聚焦数字化设计、数字化分析、数字化制造等方面关键共性技术，建设数字化设计与制造创新能力平台，为数字制造和智能制造关键领域研发核心工业软件和核心工艺装备，提供人才和技术支撑，形成我国数字化智能化制造技术的核心竞争力。
国家轻量化材料成形技术及装备创新中心
创新中心围绕多类轻量化材料关键零部件“设计-工艺-装备-产品“技术链和产业链，努力聚焦轻量化设计、先进成形工艺、“卡脖子装备等方向，研发、验证和应用推广新工艺、新装备、新产品百余项，其定位为面向整个行业解决关键技术问题的研发机构与创新机构，依托行业上下游单位和联盟单位，打造轻量化成形原创技术策源地。建成纤维增强热塑性树脂基复合材料模压成形中试验证线及纤维增强热固性树脂基复合材料模压成形实验平台，建立铝合金挤压、轻合金数字化铸造、结构轻量化成形粉体材料中试线，完成合锻智能、重庆江东、北京机电所等股东单位国产化压机、加热炉，以及苏州三基、济南奥图、广州高谱、天津玛斯特等联盟和行业单位自动化设备、控制系统等产品验证；中试线完成汽车、轨道交通、工程机械、高端装备、国防军工领域内200余家联盟和行业单位、300余个品种关键零部件生产工艺验证和小批量试制，取得良好服务成效。建设期内完成200余项企业委托技术设计、技术咨询、新产品开发、标准服务、检验测试等技术开发服务合同，广泛服务行业内企业。
国家先进轨道交通装备创新中心
国家先进轨道交通装备创新中心在湖南株洲正式揭牌，其将面对轨道交通装备高速、重载、绿色、智能的发展趋势，重点围绕以新型储能系统、多能源混合驱动为代表的绿色节能技术等七大方向展开技术攻坚。
国家农机装备创新中心
国家农机装备创新中心是在工信部指导下，在河南省人民政府、国机集团、中国科学院、清华大学等单位联合支持下，由中国一拖集团有限公司、中联重机股份有限公司、中国农业机械化科学研究院、江苏悦达智能农业装备有限公司、农芯科技（北京）有限责任公司、清华大学天津高端装备研究院洛阳先进制造产业研发基地等10家单位联合出资组建的面向农机领域的创新平台，是我国农机行业首家国家级制造业创新中心。
国家智能网联汽车创新中心
由中国汽车工程学会、中国汽车工业协会及中国智能网联汽车产业创新联盟共同发起筹建，共有23家股东单位均为整车、零部件、信息通信等领域的领军企业和科研机构。中心担当产业发展核心智库、共性技术研发中心、创新服务公共平台、创新生态协同平台、创新成果转化基地，提升我国智能网联汽车及相关产业在全球价值链中的地位。
国家先进功能纤维创新中心
国家先进功能纤维创新中心是于2019年6月25日正式获国家工业和信息化部发文批复，组建全国第13家国家级制造业创新中心。创新中心搭建“三大体系”服务全行业协同创新。一是搭建技术创新供给体系。以“重点实验室”“中试基地”“国家级纺织品检测中心”等为支撑，围绕功能纤维新材料、高端用纤维材料及纺织品、前沿纤维新材料等方向，建立阻燃纤维实验室、大数据及纤维智能制造工程实验室、纳米纤维实验室及万吨级阻燃聚酯纤维中试线。瞄准化纤生产环节中关键的油剂助剂领域等，力争实现先进功能纤维技术革命突破。二是搭建联盟单位协同体系。采用“企业+联盟”模式，依托江苏新视界先进功能纤维创新中心有限公司市场化运营，现有股东单位15家、联盟单位152家，与东华大学、北京服装学院等高校院所合作，涵盖国内纺织纤维完整产业链，覆盖国家企业技术中心、国家级纺织品及纤维检测中心等行业50%以上国家级创新平台，为研究开发行业关键共性技术提供资源与服务。三是搭建研发成果转化体系。以产业链布局创新链，瞄准先进功能纤维与信息、机械、生物等学科领域，进行技术突破与交叉融合，如环保型国产聚酯长丝 FDY 油剂的研发及成果转化，军民两用新材料及应用开发。
国家稀土功能材料创新中心
国家稀土功能材料创新中心是《中国制造2025》等文件确定建设的22个领域国家制造业创新中心之一，是稀土领域唯一的国家制造业创新中心。中心采用“公司+联盟”的模式运行。2020年3月30日，国家工业和信息化部正式批复国瑞科创稀土功能材料有限公司组建国家稀土功能材料创新中心，并在江西省稀土功能材料创新中心和内蒙古稀土功能材料创新中心基础上升级建设。
国家高性能医疗器械创新中心
国家高性能医疗器械创新中心(以下简称“国创中心”)由中国科学院深圳先进技术研究院、深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司、上海联影医疗科技股份有限公司、先健科技（深圳）有限公司和哈尔滨工业大学等单位牵头组建，于2020年4月获工业和信息化部批复建设，是深圳首个国家级制造业创新中心，也是国家在医疗器械领域设立的唯一的创新中心。
国创中心围绕与医疗健康密切相关的预防、诊断、治疗、康复领域的高端医疗设备的重大需求，聚焦高端医学影像、体外诊断和生命体征监测、先进治疗、植介入器械、康复与健康信息等重点方向，致力突破行业发展的共性核心关键技术，完成技术开发、转移扩散到首次商业化应用各个环节，打造贯穿创新链、产业链和资金链的高性能医疗器械产业创新生态系统。
国家集成电路特色工艺及封装测试创新中心
国家集成电路特色工艺及封装测试创新中心，依托江苏华进半导体封装研究中心有限公司组建。创新中心将充分发挥前期在先进封装和系统集成领域的技术积累，围绕我国集成电路产业结构调整和创新发展需求，通过集聚产业链上下游资源，构建以企业为主体，产学研相结合的创新体系，突破集成电路特色工艺及封装测试领域关键共性技术，建设行业共性技术研发平台和人才培养基地，推动我国集成电路产业的创新发展。
国家先进印染技术创新中心
由山东康平纳集团和东华大学“双牵头”组建，于2020年6月由国家工信部批复，是我国印染领域唯一的国家制造业创新中心。采取“公司+联盟”运营模式，成立山东中康国创先进印染技术研究院有限公司，现有行业权威高校、科研院所、龙头企业、投资公司等16家股东单位；组建中国先进印染技术创新联盟，现有58家成员单位，覆盖印染领域70%以上国家级创新平台。围绕高品质印染产品设计开发、数字化智能化印染装备及制造系统、节能减排印染新技术、纺织绿色生态标准重点研发攻关方向，集聚以俞建勇、陈纯、彭孝军、单忠德四支院士团队为代表的核心创新团队。建设有12大实验室和4大中试验证平台，开展前沿及共性关键技术研发，解决行业“卡脖子”技术问题，以先进印染技术高水平自立自强为行业高质量发展提供战略支撑。
国家地方共建硅基混合集成创新中心
依托联合微电子中心有限责任公司组建，该创新中心为2019年重庆首批市级制造业创新中心之一，到2021年7月已累计完成125项专利申请，承担了国家级科研项目9项，期间完成了多个国内首创且国际先进的成就，有效解决了国内硅光流片工艺平台缺乏和硅光工艺缺失的“卡脖子”问题。
该中心将围绕国内硅基混合集成行业创新发展和关键共性技术需求，通过汇聚国内硅基混合集成领域的骨干企业和科研院所力量，构建以企业为主体、产学研相结合的创新体系，开展硅基光电子芯片工艺技术、三维集成工艺技术以及多材料异构集成工艺技术等关键核心技术攻关，建设国内领先、国际一流的行业共性技术研发平台，推动我国硅基混合集成行业的创新发展。
国家5G中高频器件创新中心
国家5G中高频器件创新中心依托深圳市汇芯通信技术有限公司组建，主要股东包括通信核心器件、材料、天线、终端等领域的行业骨干力量。创新中心围绕5G中高频器件领域重大需求，聚焦新型半导体材料及工艺、5G中高频核心器件、面向射频前端的硅基毫米波集成芯片等三大研发方向，支撑我国5G中高频器件产业创新发展。
国家玻璃新材料创新中心
玻璃新材料创新中心是专业从事全产业链技术研发、成果转化、推广应用、公共服务为一体的研发实体，由国家级科研机构蚌埠玻璃工业设计研究院牵头，以安徽省硅基新材料创新中心为基础，联合凯盛科技集团有限公司、蚌埠投资集团有限公司、武汉理工大学、新增惠科股份有限公司、协鑫集团有限公司、中科院上海光机所、中国建材检验认证集团股份有限公司、江苏铁锚玻璃股份有限公司、浙江大学、河北省沙河玻璃技术研究院等股东单位成立了玻璃新材料创新中心(安徽)有限公司，注册资本增至1.58亿元。
创新中心与创新联盟同步运营，组建了一支以两院院士为核心的高层次研发团队，其中包括两院院士16人，国外院士7人，高层次人才8人。与浮法玻璃新技术国家重点实验室联合攻关，累计承担科研课题23项，完成9项关键成果的产业化，新申请专利38项。研究开发的30μm柔性可折叠玻璃，实现了我国在前沿电子玻璃领域的重大突破，为我国柔性显示产业树立民族品牌优势提供了核心材料支撑。
国家高端智能化家用电器创新中心
国家高端智能化家用电器创新中心依托青岛国创智能家电研究院有限公司组建，主要股东单位为海尔、美的、海信、方太、中国家用电器研究院等行业骨干力量。创新中心将聚焦家用电器高端化、智能化、场景化的发展方向，重点在本体技术、智能技术、安全技术、场景技术等领域突破一批关键共性技术，提升我国高端智能化家电行业技术创新水平和产品竞争力。
国家智能语音创新中心
国家智能语音创新中心于2021年11月由工信部正式批复成立，中心采用“公司+联盟”的形式组建，围绕制造业发展重大需求，开展关键共性技术研究，加速实现创新技术成果的转移扩散到商业化应用的创新链条。
公司由科大讯飞牵头，联合行业上下游骨干企业、高校、社会资本共同发起成立，创立于2019年10月，位于科教基地合肥（中国声谷园区）。同时，中心联合中国语音产业联盟，集聚行业创新资源，向行业提供技术交流、技术成果转化、检验检测、中试孵化等公共服务，为行业高质量发展提供高效支撑。
国家现代中药创新中心
天津现代创新中药科技有限公司在中国工程院院士、天津中医药大学名誉校长张伯礼的指导下，于2017年7月注册成立，同年9月，获批天津市现代中药创新中心；2021年5月，获批 “国家地方共建现代中药创新中心”，是“十四五”开局之年首个国家制造业创新中心。
作为行业唯一一家国家级创新中心，公司以弘扬中医药文化、振兴民族产业、造福人类健康为使命，精准定位现代中药及大健康产业关键共性问题，将企业战略和创新成果融入到产业振兴中：打造资源研发平台，推动中药经典名方开发；TCMS智能中药分选机等中药制造智能设备自主研发，以提升中药质量与品质；启动抗疫新药研发项目，并以“宣肺败毒颗粒”的上市标志着科研成果成功转化，彰显企业社会责任。
国家石墨烯创新中心
国家石墨烯创新中心依托宁波石墨烯创新中心有限公司组建，建设地位于浙江宁波，股东单位充分汇聚了浙江、江苏、广东等14个省份的行业创新力量。创新中心面向石墨烯产业发展的薄弱环节，围绕石墨烯材料规模化制备、石墨烯材料产业化应用和石墨烯行业质量提升等研发方向，开展关键共性技术攻关，支撑打造贯穿石墨烯领域创新链、产业链、资金链、人才链和价值链的创新体系，助推我国石墨烯产业创新发展。
国家虚拟现实创新中心
国家虚拟现实创新中心，是由国家工业和信息化部批复，南昌虚拟现实研究院牵头并联合青岛虚拟现实研究院共同组建的，是虚拟现实领域唯一的国家级创新中心，建设地位于江西省南昌市和山东省青岛市，创新中心聚焦制约我国虚拟现实产业发展的关键共性技术难题，建设关键共性技术研发、测试验证、检测、技术服务、人才培养和国际合作等平台，逐步构建覆盖虚拟现实全产业链的产业创新生态，推动我国虚拟现实产业高质量发展。
国家超高清视频创新中心
国家超高清视频创新中心由四川新视创伟超高清科技有限公司牵头联合广东博华超高清创新中心有限公司共同组建。创新中心面向超高清视频产业发展重大需求，围绕前端采集、内容制作、编解码、网络传输和行业应用，提升关键共性技术研发、技术应用推广、行业公共服务等能力，助推我国超高清视频产业创新发展。