兴建兰州炼油厂的同时，开始建设兰州化学工业公司，建成兰化公司化肥厂和橡胶厂，并为中国生产出第一批合成橡胶。20世纪60—70年代，兰化公司扩建成乙烯砂子炉、聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈、合成酒精、乙腈法抽提丁二烯等装置，陆续开发出乙烯、丙烯、丁苯橡胶、****与乳胶、乙两橡胶、聚苯乙烯树脂、ABS树脂、高压聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、丙烯腈及聚丙烯腈纤维（腈纶）、聚丙烯纤维（丙纶）、氮肥、有机合成催化剂、石油裂化催化剂、化肥催化剂、助剂、添加剂等化工原料产品，从而开创了中国化学工业由粮煤化工、电石化工进入石油化工的新阶段，成为中国重要的化工原料基地。
改革开放特别是进入21世纪后，以“两兰”（中国石油天然气股份有限公司兰州分公司、中国石油兰州石油化工公司）重组为目标，兰州石化工业实现超常规、跨越式的大发展。中国石油天然气股份有限公司投巨资对炼油、化肥、聚丙烯等石化产品生产装置进行大规模的技术改造，成为集炼油、化工、化肥生产为一体，具有雄厚的生产和科研能力，是中国目前为数不多的特大型综合石化企业。总资产230亿元，拥有1250万吨原油一次加工能力及相配套的二次加工能力，并生产汽油、煤油、柴油、润滑油、合成橡胶、化肥、催化剂等400多种石化产品，并生产卫星用特殊橡胶和火箭用特殊燃料，对中国航天事业的发展做出很大贡献。2005年5月，中国石油天然气股份公司对兰炼、兰化进行整体合并和重组，成立了中国石油兰州石油化工公司，公司总资产达390亿元。是中国石油燃气集团旗下的地区性服务公司，也是兰州50强企业之一。
（3）创造共和国诸多第一的兰州装备制造业
兰州装备制造业，以左宗棠于清同治十一年创办的兰州制造局为开端。在其部将赖长主持下，从事近代武器、弹药制造，具备冶、铸、锻、车、刨、钻、镗等系列近代工业生产设备与技术人才。在引进技术、人才影响下，赖长成功地在兰州试制出中国第一台毛纺织机，第一台灭火机以及蒸汽动力抽水机，兰州人将它称之为“吸水龙”。
兰州解放后，由兰州制造具演变而成的甘肃机器厂改组为兰州通用机器厂，生产通用机械。1953—1958年，从苏联引进石油化工装备和技术，相继建成兰州石油化工机器厂、兰州炼油厂机械厂、兰化公司化工机械厂等专业制造成套石油化工设备厂，使兰州成为中国的石油化工设备的生产基地。与此同时，中央、省、市先后投资建成兰州电机厂、兰州长征机械厂、兰州蓄电池厂、兰州柴油机厂、甘肃省农业机械厂、兰州轴承厂、甘肃化工机械厂等企业。1960年后，国家有计划地从东北、北京、天津、上海、河南、山东等地迁入几十个重点骨干机械企业，加强兰州装备制造工业实力，研制、生产出数百项工、农业和国防急需的新产品。到20世纪末，兰州装备制造业生产的各类装备中，有200多种处于国、内外领先地位，占据着中国装备制造业的高峰；有的则填补中国装备制造业的空白，具有国内外“第一”特殊地位。
1958年创办的兰州长风机器厂，是中国独家生产轰炸瞄准雷达和海防末端制导雷达的企业。生产2416远程轰炸瞄准雷达，SL-1末端制导雷达是中国国产第一代海防导弹雷达。生产的歼击测距雷达，结束了中国依赖进口雷达的历史，为雷达工业的进步和发展奠定技术基础。1965年，在上游一号末制导雷达SL-1的基础上，改进试制成海鹰一号末制导弹雷达LM-1。
1968年又试制改进型的海鹰二号末制导雷达LM-2。这两种雷达及其地面检测设备解决了中国海防导弹新品种的雷达配套问题。
1962—1964年，兰石厂试制成功换热面积为68和92平方米的套管结晶机，为中国炼油厂溶剂脱蜡装置填补了一项空白。1965年，兰石厂试制成功中国第一台BAY20板框式压滤机，同年，兰炼机械厂研制成功中国自己设计的热油泵，其性能赶上当时美国同类产品的先进水平。同年，兰石厂试制成功中国第一台单层厚壁高压加氢反应器，是大庆炼油厂加氢异构裂解装置的关键设备。
1969年，兰石厂研制成功高速碟片离心机和LC-500离心萃取机。经轻工业部鉴定，主要性能赶上国外同类产品水平。
同年，试制成功中国第一台年产11万吨的不锈钢衬里尿素合成塔及年产8万吨尿素的合成塔。1975年，制造成功中国第一套多金属重整装置，包括多金属重整立式换热器、多金属重整反应器等，其技术水平和国外同类装置处于相同地位。1982年，制造出中国第一台不锈钢带极埋弧堆焊衬里的锻焊结构热壁重油加氢裂化反应器。
1974年，兰新无线电厂生产的C205便携式超短波测向机，在中国独此一家。1976—1980年，兰新无线电厂生产卫星地面站侦测接收机、902-4号工程的S063AT变频器、S067窄带调频解调器、S065移频键控号解释器、S059跟踪机及Y515频率搜索显示器等分机。902工程相当于70年代初期的国际水平。
1975—1976年，兰炼机械厂研制成功中国第一台YL3000型烟气轮机，填补了国内回收催化裂化装置再生气中高效能量（热能和动能）设备的空白。1976年，兰石厂试制成功中国第一台年产1万吨高聚乙烯反应器，性能为带搅拌的超高压容器。
1977—1979年，兰州高压阀门厂、甘肃阀门研究所与武汉材料保护研究所共同研制了“密封面材料”。密封面材料研究技术系中国宇航高速高温、高压风洞试验阀门的关键技术之一，填补了中国一项空白。1980年兰州电机厂等研制的TFW系列无刷电机，在效率、稳态及瞬态电压调整率、波形正弦性畸变率、并联运行等主要性能方面达到国际先进水平。1983年获国家经济委员会新产品金龙奖。1985年，兰州轴承厂完成了国家“六五”期间重点科技攻关项目——低噪音电机球轴承工艺制造技术的研究，其水平达到23组水平，相当于20世纪70年代末80年代初的振动水平。甘肃省第一建筑机械制造厂1985生产的“兰蜂”牌JS350型混凝土搅拌机，获国家金龙奖。
1986年兰州建筑机械厂与长沙建筑机械研究所研制的DZF-40Y振动锤可调遥控部分，获国家发明银质奖。
改革开放后，特别是进入21世纪后，兰州装备制造业发展迅速，通过自主创新、集成创新、引进消化吸收再创新，形成一批具有高科技含量和较强市场竞争力的优势特色产品，已发展为兰州的第二大支柱产业；2006年，兰石集团公司6000米以上系列石油钻机，国内市场占有率达60％。兰炼化工机械厂烟汽轮机市场占有率达81％，特殊阀门市场占有率达91％。
兰州电机有限责任公司是西北地区最大的电动机和发电设备制造企业。兰州真空设备有限公司是目前国内唯一集真空、低温、压力容器三大技术为一体的专业厂家，真空应用设备和真空获得设备技术水平居全国领先。
2007年，兰州市装备制造业的代表性产品——石油钻采及炼化设备、航空仪器仪表、大型板壳式换热器、烟气轮机等产品在国内外市场具有一定知名度。兰州真空设备公司ZZL-2200/2.5宽幅度膜设备、甘肃宏宇变压器ZGSlO-ZF系列风力发电机组合式变压器、兰州高压阀门公司“三高”阀门等14项具有国内先进水平的产品通过省级新产品鉴定。兰州电机公司、兰石集团企业技术中心被认定为国家级企业技术中心，省级企业技术中心达到13家。兰电牌小型发电机成为中国名牌产品。兰州高压阀门有限责任公司GF牌阀门、兰州众邦电线电缆公司450/750以下橡皮绝缘软电缆等8个产品获甘肃名牌产品称号。兰州电机公司建立了国内目前风力发电机试验能力最强的基地；兰州高压阀门公司与兰州理工大学联合组建面向行业的阀门技术中心；兰石集团生产的亚洲第一台、世界第三台直升机吊装石油钻机交货；兰州电机有限公司生产的2台1.5兆瓦双馈异步风力发电机交货，已调试成功并网发电。中国航天科技集团公司五院兰州“五一〇”所参与嫦娥探月工程的实施，为嫦娥一号绕月飞行的成功作出重要贡献。2008年，兰州兰石集团有限公改制组建的国有独资公司，开发了全球第一台理想钻机、亚洲第一台直升机吊装钻机以及国内最大的螺纹锁紧环式换热器、处理能力居世界第二的220万吨连续重整反应器、洛阳炼油厂加氢反应器、快锻机组等重大新产品。兰州兰电电机有限公司研制的TZH和TFX-H系列发电机是行业中最早获国家银奖的产品：研制成功的20000千瓦同步电动机、12000千瓦异步电动机分别创国内同类产品单机容量之冠。自主开发的YJS、YJSL、YJS2紧凑型高低压异步电动机、大中型交流变频调速电机、大功率超高滑差电动机等高效节能产品达到国际同类产品先进水平。与清华大学联合开发的600千瓦、1500千瓦变速恒频双馈异步风力发电用变流器，实现了国内首次双馈异步风力发电机与变流器的系统配套。1兆瓦风力发电机组已在玉门清洁能源风场安装调试及试运行，1千瓦、1.5千瓦风力发电机通过中国船级社产品质量认证。
（4）有色冶金和中国铝业股份有限公司兰州分公司
有色冶金是兰州工业经济的支柱产业，现兰州市有规模以上有色冶金企业61户，资产达163.8亿元，从业人员2.8万人。近年来，有色冶金行业在产业导向上，通过大力调整和发展电解铝、铝材加工、钢铁、铁合金、碳素制品、稀有金属材料等6大类产品，在企业组织结构调整上坚持扶优扶强，培育形成了中国铝业股份有限公司兰州分公司、兰州连城铝业有限责任公司、酒钢集团榆中钢厂、腾达西北铁合金有限公司等为主的大型企业集团。
兰州是中国最大的铝冶炼基地之一，电解铝产量约占全国总产童的十分之一。有中国铝业兰州分公司、连城铝业有限责任公司、甘肃铝厂等3户大型铝冶炼生产企业，电解铝的年生产能力达到50万吨。
中国铝业兰州分公司，其前身是兰州铝厂，是国家“二五”期间在祖国大西北建设的第一家电解铝厂。1958年，根据西北局大区协作会议关于在甘肃迅速建设一个年产2.5万吨铝冶炼厂的精神，1958年6月冶金部决定建设兰州铝厂，厂址选定在距离兰州市28公里的西固区西柳沟乡。1958年7月2日，兰州铝厂筹建工作正式开始，8月4日工程正式破土动工。
在建设过程中，冶金部对原设计方案作了重大修改和变更，1958年10月，决定将原设计的钢结构电解槽改为55kA自焙阳极砖砌电解槽168台，生产能力也由原设计的2.5万吨降为2.3万吨。同时，在大铝厂附近增建一座6kA上部导电自焙阳极砖砌圆形电解槽88台的小铝厂，年产铝锭1000吨，后来生产能力又扩大到2000吨。另外，自建一座年产1.5万吨的阳极糊车间。小铝厂于1958年3月28日出铝，并为西北地区生产出了第一块铝锭。由于各种原因，总共168台电解槽直到1960年5月9日才全部启动完毕，并投入生产。
投产后，由于设计上的先天不足，砖砌电解槽破损相当严重，于1960年12月28日被迫全部停产。1962年6月25日，整个生产全部关闭下马。1964年8月，兰州铝厂全部固定资产连同人员一并移交给化工部兰州化学工业公司管理。直到1965年11月，国家计委、经贸委、建设委员会下文，同意兰州铝厂重新复产。1966年3月1日，兰州铝厂复建工程破土动工，于同年12月28日生产出了第一块合格铝锭，至1967年6月全部建成并投入正常生产。
1971年5月12日，兰州铝厂正式向甘肃省冶金厅提出扩建电解三厂房，新增54台电解槽。工程建设开始后，到1973年6月29日所有54台电解槽安装完毕，并陆续启动投产。扩建工程总投资1270万元，新增铝锭8000吨。1985年，三车间再次进行扩建，增加电解槽32台，总投资1377万元，新增铝锭4500吨。
改革开放以来，兰铝不断发展壮大，于1999年改制为兰州铝业股份有限公司。2004年，通过资产重组，成为中国铝业股份有限公司的控股子公司，2007年，实施股权分置改革，换股吸收合并，成为在纽约、香港、上海三地上市的中国铝业股份有限公司的分公司。
（5）医药生物产业与佛慈国药
医药生物是兰州重点发展的最具潜力的产业。近年来，通过实施GMP达标改造、中藏药加工基地建设和以企业为主体的科技创新，兰州医药生物产业快速发展，初步形成了以兰州生物制品研究所、中国农科院兰州兽医研究所、中牧股份兰州生物药厂、兰州佛慈中药集团、甘肃兰药药业集团等企业为主体的产业格局。一个以资源为依托、以中医药和生物高科技为主导，具有地方特色的医药生物产业正在发展壮大。
佛慈中药集团是国家中药行业重点工业企业五十强和甘肃省首批十大骨干企业集团之一。1956年，上海佛慈大药厂股份有限公司迁兰，改名兰州佛慈制药厂。佛慈药厂提出并实践“科学提炼，改良国药”的理论，摒弃中成药制造附属于商业“前店后场”的传统经营方式，创造中药提炼浓缩、萃取的工艺，首创中药浓缩技术和中药浓缩丸剂型，建立中药西制的工艺理论。经过40多年的发展，特别是改革开放30年中，以甘肃丰富的当归、黄芪、甘草、柴胡等中药资源，将一个传统作坊式商业企业发展成为一家现代化的中药加工企业。除保有传统的金匮地黄丸、六味地黄丸、天王补心丹等名方成药外，还陆续开发出复方杜鹃片、牛黄解毒片、当归晶、归芪晶、当归茶、抗感冲剂、生脉冲剂等50种新产品。还利用高乌头、陇马陆、百里香杜鹃、刺五加等资源研制出高乌甲素、陇马陆胃药、祖师麻关节止痛膏等新药。1981年以来，金匮肾气丸、当归浸膏片获得国家银质奖，当归丸是甘肃省优质产品。