Seit 1950 ist Karlsruhe Sitz des Bundesgerichtshofs und des Generalbundesanwalts beim Bundesgerichtshof und seit 1951 des Bundesverfassungsgerichts, weshalb die Stadt auch „Residenz des Rechts“ genannt wird. Zahlreiche Behörden und Forschungseinrichtungen mit überregionaler Bedeutung sind in Karlsruhe angesiedelt. Unter den neun Hochschulen der Stadt ist das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) die älteste und größte, darüber hinaus seit 2019 erneut eine Exzellenzuniversität. Großen Infrastruktureinrichtungen wie den beiden Rheinhäfen und der zweitgrößten Raffinerie Deutschlands steht eine ansonsten vorwiegend mittelständisch geprägte Wirtschaft gegenüber. Karlsruhe ist einer der bedeutendsten europäischen Standorte der Informations- und Kommunikationstechnik. Daran knüpft mit dem Zentrum für Kunst und Medien (ZKM) auch eine der wichtigsten Kulturinstitutionen in der Stadt an. Andere, wie das Badische Landesmuseum oder die Staatliche Kunsthalle, gehören zum Erbe der Residenzzeit. 2019 nahm die UNESCO Karlsruhe als „Stadt der Medienkunst“ in ihr Netzwerk der Creative Cities auf.

Mit dem dm Drogeriemarkt hat der größte Drogeriekonzern Deutschlands seine Zentrale in Karlsruhe. Die EnBW Energie Baden-Württemberg, ein international agierender Energiekonzern, hat in Karlsruhe ihren Hauptsitz und betreibt hier das Rheinhafen-Dampfkraftwerk. Die MiRO Mineraloelraffinerie in Knielingen ist die zweitgrößte Ölraffinerie in Deutschland. Sie ist Zielpunkt zweier Rohöl-Pipelines, der Südeuropäischen Pipeline (SEPL) von Fos-sur-Mer (Frankreich) und der Transalpinen Ölleitung von Triest (Italien). Das Unternehmen Cronimet, Händler von Stahlschrott und Legierungselementen, unterhält seinen Hauptsitz im Karlsruher Rheinhafen. Siemens unterhält in Karlsruhe einen seiner größten und ältesten Standorte in Deutschland und ist mit 4500 Mitarbeitern der größte private Arbeitgeber der Stadt.

Die United Internet AG, bekannt unter den Marken 1&1, Web.de und GMX, betreibt Europas größtes Rechenzentrum in Karlsruhe. Etwa 40 % aller deutschen Websites werden in Karlsruhe verwaltet. Der Frankfurter IT-Dienstleister Fiducia & GAD IT AG unterhält einen Standort in Karlsruhe und zählt zu den größten privaten Arbeitgebern der Region. Im Umfeld der Universität sind ungefähr 2.500 Internet- und Telekommunikations-Firmen entstanden. Weitere bedeutende Arbeitgeber stammen aus dem Banken- und Versicherungswesen. So ist Karlsruhe einer der Hauptsitze der Landesbank Baden-Württemberg sowie Sitz der L-Bank (Landeskreditbank Baden-Württemberg – Förderbank), der überregionalen Genossenschaftsbank BBBank, der Deutsche Bausparkasse Badenia und der BGV / Badische Versicherungen. Regionale Banken sind die Sparkasse Karlsruhe, die Volksbank Karlsruhe und die PSD Bank Karlsruhe-Neustadt. Die von Weinbrenner gestaltete Staatliche Münze Karlsruhe Die Staatliche Münze Karlsruhe ist eine der fünf staatlichen Münzprägestätten, in denen die deutschen Euromünzen geprägt werden. Münzen aus Karlsruhe tragen den Herkunftsbuchstaben „G“. Die Karlsruher Münze wurde 1827 gegründet und firmiert seit 1998 zusammen mit der Münzprägestätte Stuttgart unter dem Namen Staatliche Münzen Baden-Württemberg.

Der französische Reifenhersteller Michelin hat in Karlsruhe seine Deutschlandzentrale und ein Reifenwerk und gibt hier die deutsche Ausgabe des Hotel- und Restaurantführers Guide Michelin heraus. Rosenbauer Karlsruhe stellt Drehleitern und Hubrettungsbühnen für Feuerwehren her. Die Stadtwerke Karlsruhe sind ein großer Anbieter bei der örtlichen Strom-, Wasser- und Fernwärmeversorgung und betreiben das Heizkraftwerk West in Mühlburg. In dem am Rhein gelegenen Werk Maxau produziert Stora Enso Magazinpapier. In Durlach hat der Hersteller von Arzneimitteln aus pflanzlichen Grundstoffen Dr. Willmar Schwabe seine Zentrale. Der Kosmetikhersteller L’Oréal betreibt in Karlsruhe sein einziges deutsches Werk, das auch die größte Produktionsstätte des Unternehmens außerhalb von Frankreich ist. Auch Physik Instrumente und der Logistikdienstleister Simon Hegele haben ihren Hauptsitz in Karlsruhe. 1948 wurde im Stadtteil Durlach einer der führenden deutschen Hersteller für professionelle Mikrofone Schalltechnik Dr.-Ing. Schoeps GmbH gegründet und hat dort bis heute seinen Firmensitz und Produktionsstätte. Der Sanitärgroßhändler Pfeiffer & May wurde 1906 in Karlsruhe gegründet und zählt mit einem Umsatz von über 680 Millionen Euro im Geschäftsjahr 2017 zu den wichtigsten Großhandelsunternehmen der Branche. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts war Karlsruhe drittgrößter Brauereistandort Deutschlands nach München und Dortmund. Heutige industrielle Brauereien sind die Privatbrauerei Hoepfner und das Hatz-Moninger Brauhaus. Der 1985 gegründete Vogelbräu ist ein Vorreiter der Hausbrauereien in Süddeutschland.

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