La région compte 6 pôles de compétitivité dont certains sont déjà étendus au-delà du périmètre des anciennes régions :
- Le PÔLE INDUSTRIES ET AGRO-RESSOURCES, labellisé en 2005, rassemble les acteurs de la recherche, de l’enseignement et de l’industrie de Champagne-Ardenne et de Picardie autour d’un axe commun : les valorisations non alimentaires du végétal.
- Le PÔLE BIOVALLEY FRANCE, labellisé en 2005, est axé sur l’innovation en santé à travers 4 axes : les technologies médicales, les médicaments et thérapies innovantes, le diagnostic et la e-santé.
- Labellisé pôle de compétitivité depuis 2005, et basé sur les régions Franche-Comté et Alsace, le PÔLE VEHICULE DU FUTUR organise les compétences de son territoire et ses missions autour de solutions pour les véhicules et les mobilités du futur.
- Le PÔLE MATERALIA, labellisé en 2007, est né de la fusion du pôle de compétitivité lorrain MIPI (Matériaux Innovant Produits Intelligents) et du pôle champardennais P2MI (Procédés de Mise en Œuvre). Il se positionne comme le pôle de compétitivité français de référence dans le domaine des matériaux et procédés de transformation des matériaux à usage industriel.
- Le PÔLE FIBRES ENERGIVIE s’étend sur les deux régions Lorraine et Alsace. Il résulte de la fusion au 1er janvier 2015 du Pôle Fibres et du Pôle Energivie et intervient dans cinq domaines d’actions stratégiques : fibres et matériaux durables, chimie de la biomasse lignocellulosique, processus et systèmes constructifs, économie circulaire, énergie-réseaux et flux.
- Le PÔLE HYDREOS, labellisé en mai 2010 au titre des pôles dédiés aux écotechnologies, est le pôle alsacien-lorrain consacré à la qualité des eaux continentales.
Hors ces Pôles de compétitivité labellisés, d’autres filières et grappes se sont organisées autour de savoir-faire structurants de l’économie ou de marchés prometteurs : nouvelles technologies
(CINESTIC pour toute la Région Grand Est et RHENATIC pour l’Alsace), chimie (UIC Grand est, Pôle Chimie), aéronautique (AERIADES, AERO ALSACE), plasturgie (Filière Plasturgie Alsace, Pôle Plasturgie de l’Est en Lorraine, Plasturgie Grand Est), agro-alimentaire (ARIA Alsace, Club I3A en Champagne-Ardenne, AIAL en Lorraine), mécanique (Comité Mécanique Alsace), ferroviaire (Groupement ferroviaire Alsace), construction durable (ARCAD), Textile (Alsace Terre textile, Vosges Terre textile, Club textile intégral en Champagne-Ardenne, IFTH), énergie (Geodenergie), éco-entreprises (Réseau des éco-entreprises d’Alsace), automobile (ARIA Lorraine et ARIA Champagne-Ardenne), Forêt et Bois (Valeur Bois en Champagne-Ardenne, Gipeblor en Lorraine), Aménagement de la Maison (PAMA), le Gérontopôle en Champagne-Ardenne…
La région Grand Est inclut une métropole labellisés French Tech : LORN’nTECH (Epinal, Nancy, Metz, Thionville) et quatre écosystèmes qui appartiennent à quatre des neuf Réseaux Thématiques French Tech au niveau national depuis le 25 juillet 2016 : Fabrik du sport appartient au réseau thématique #Sports, le cluster Nogentech appartient au réseau thématique #Health Tech, LORN’nTECH appartient au réseau thématique #FinTech et #IOT Manufacturing, FRENCH TECH Alsace appartient au réseau thématique #IOT Manufacturing et Alsace BioValley appartient au réseau thématique #Health Tech et en est le secrétaire National.