Von der ehemals blühenden Textilindustrie ist heute nur noch die Spinnerei Lampertsmühle AG (Herstellung von Effekt- und Spezialgarnen) erhalten, andere Unternehmen wie die Kammgarnspinnerei Kaiserslautern GmbH sind in Konkurs gegangen. Wichtigste industrielle Neuansiedlung der neueren Zeit ist das Motoren- und Komponentenwerk der Adam Opel AG, auf deren Werksgelände auch die GKN Gelenkwellenwerk Kaiserslautern GmbH und das Logistikunternehmen Stute Verkehrs GmbH untergebracht sind; zur Automobilbranche gehören auch die Corning GmbH (Produktion von keramischen Katalysatorträgern) sowie die Euromaster GmbH (europaweit tätiges Reifenserviceunternehmen, das bis 2016 seinen Hauptsitz in Kaiserslautern hatte). In Kaiserslautern befinden sich auch Entwicklungszentren von Johnson Controls (früher Keiper Recaro Group) für Automobil- und Flugzeugsitze sowie von John Deere für intelligente Systeme und Lösungen im Landmaschinen- und Agrarbereich. Weitere große industrielle Arbeitgeber sind Freudenberg (Faservliesstoffe), die C.P. Schmidt GmbH & Co. KG (Verpackungen aus Pappe), die Wessamat Eismaschinenfabrik GmbH sowie die Wipotec GmbH (Wägesysteme für industrielle Anwendungen). In Kaiserslautern befindet sich ferner das Distributions- und Logistikzentrum für Europa von Fruit of the Loom. Zur Lebensmittelbranche gehören die Großbäckerei Barbarossa Bäckerei GmbH, die Fleischwerke Beck GmbH und ein Milchwerk der Hochwald Nahrungsmittel-Werke.

Mit der Technischen Universität als Kraftzentrum entwickelt sich Kaiserslautern aber zunehmend zu einem Wissenschaftsstandort mit dem Schwerpunkt Informationstechnik (IT), wie zahlreiche Firmengründungen und -ansiedlungen der letzten Jahre zeigen. Mit der Bezeichnung Silicon Woods versucht sich Kaiserslautern an das bekannte Silicon Valley in Kalifornien anzulehnen, welches als die Geburtsstätte wichtiger IT-Unternehmen gilt. Kaiserslautern befindet sich am nördlichen Rand des Pfälzerwaldes, daher Silicon „Woods“ (Silicon: engl. Silizium, wood: Wald). Zu den überregional bekannten in Kaiserslautern ansässigen industriellen Traditionsunternehmen gehören die Nähmaschinenfabrik Pfaff, die Eisenwerke Kaiserslautern (heute unter dem Namen General Dynamics European Land Systems-Germany GmbH), die unter anderem militärische Schwimmfahrzeuge und Pontonbrücken produziert, die Gebr. Pfeiffer SE (Steinmühlen für die Zement- und Baustoffindustrie) sowie die ACO Gruppe (bis 1997 Guss- und Armaturenwerk Kaiserslautern), die Industrie- und Bauguss herstellt, beispielsweise Kanaldeckel. Alle diese Unternehmen wurden in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts gegründet. Das frühere Eisenbahninstandsetzungswerk gehört heute zur schwedischen Euromaint-Gruppe.

Die zur Fuchs-Petrolub-Gruppe gehörende Fuchs Lubritech GmbH, der weltweit größte unabhängige Schmiermittelhersteller, hat nach Erweiterung des Werks im Gewerbegebiet Nord auch ihren Sitz aus dem benachbarten Weilerbach nach Kaiserslautern verlagert. Zu den größten Arbeitgebern mit über 800 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern gehört das Sicherheitsunternehmen WR-Security & Bewachungs GmbH. Das älteste Unternehmen der Sicherheitsbranche in der Stadt ist die 1954 gegründete Firma Wach- und Schließgesellschaft.