1949年以前，陕西的工业基础十分薄弱，现代工业几乎一片空白，最大的工业部门是纺织工业，而且机器陈旧，效率很低，别的工业只有一些旧式手工工业作坊。新中国建立后，经过“一五”计划、“二五”计划的建设，陕西工业的落后面貌有了很大改变。但由于原来基础差、工业门类不齐全、生产的规模和能力有限，因此三线建设在一定程度上成为陕西工业由点到面扩展的推动力，使“一五”“二五”计划期间工业资源过分集中在关中的城市工业格局，向陕南地区拓展。经过建设，陕西基本形成了比较雄厚的工业基础和具有一定规模的工业部门，拥有一批雄厚的生产技术装备。大批工厂和科研院所的内迁，提高了陕西科学技术创新能力和科研水平，给相对封闭落后的陕西带来了文化和文明。由于国家的大量投资、沿海地区工矿企业和研究机构的内迁，陕西出现了一批生产能力强、产品品质高、在国内同行业中居于重要地位的品牌企业，成为推动陕西经济发展的重要组成部分。
能源工业是三线建设的重点。陕西中部渭河北塬，从彬县经淳化、耀县，到铜川、白水、蒲城、澄城、合阳、韩城，东西沿展200余公里，南北宽10至20公里的地带，煤炭储量丰富，素有“渭北黑腰带”之称。三线建设时期，国家和地方加大了对渭北韩城、澄合、蒲白等煤田建设的投资。从1970年到1985年，累计投资21.02亿元，新建和改扩建矿井21对，新增原煤年产能力1212万吨。建成洗煤厂2座，年入洗原煤能力120万吨。到1985年，渭北煤炭基地固定资产投资达16亿元，拥有各种设备7万台（架），职工10.8万人，工程技术人员2200多人，建成矿井33对，生产能力1834万吨。韩城矿务局的桑树坪煤矿是我国第一座设计能力年产300万吨的大型煤矿，相应建成投产了煤机厂、水泥厂、砖瓦厂、火药厂及铁路专用线、公路、供水、输变电、通信等配套工程。同期，还投资新建了崔家沟煤矿和黄陵巷村煤矿，分别形成了年产原煤150万吨和90万吨的生产能力。
国家对三线地区的电力工业投入了大量的人力、物力和财力。在1966年到1979年间，陕西先后建成秦岭（一期）、韩城、渭河、略阳等4个大中型火力发电厂和石泉、石门两个水力发电厂，新增发电装机容量102.5万千瓦。发电量从1966年的18.3亿千瓦小时增长到1979年的71.3亿千瓦小时，增长2.89倍。秦岭发电厂坐落在陕西渭南华阴县华山脚下，设计装机容量105万千瓦，一期工程65万千瓦，是陕西当时单机容量最大，自动化程度最高的超高压双水内冷汽轮发电机组，也是这一时期陕西最大的火力发电厂。1975年7月建成投产的石泉水力发电厂，是全省梯级开发汉江水力资源的第一个大型项目。电厂的拦水坝高65米，水库库容4.7亿立方米，装机3台，容量13.5万千瓦，年发电量6.5亿度。建成投产后，其在陕西电网中发挥着调峰、调频和事故备水的重大作用，对于改变陕西电力工业的布局，增强电网的供电能力，提高电力运行的灵活性、稳定性都有着很重要的作用。随着发电能力的迅速增长，相应建设了一批输变电工程。1972年6月，330千伏刘天关输变电工程建成投运。这条线路西起甘肃刘家峡水电站，东至陕西关中眉县汤峪，是我国当时自行设计、自制设备、自己施工的第一条330千伏超高压跨省送电线路。线路全长534公里，陕西境内168.4公里，设计输送容量42万千瓦，是国内这一时期距离最长、电压最高、输电量最大的输变电工程，也是中国电力工业开始向超高压、远距离、大容量传输发展的里程碑式工程。它的建成将陕西、甘肃、青海电网连接在一起，形成陕甘青电网，互调余缺，发挥了较好的经济效益。此外，还建成了石泉—西安枣园的22万伏高压输电线路，线路全长300公里，沿线设有洋县变电站、周至开关站和枣园变电站等相应的配套变电工程，它连通了陕西省的南北电网，将石泉水电厂的电能输送到了关中，促进了关中地区工农业的发展。1970年底，陕西全省发电装机容量49.70万千瓦，为1960年的1.35倍；1980年，全省装机容量143.07万千瓦，比1970年增加1.88倍。
这一时期，陕西石油勘探步伐加快。1970年11月，兰州军区组成了陕甘宁石油勘探指挥部，在陕甘宁盆地展开了“石油会战”，从各有关方面抽调的5万多人在陕甘宁盆地南部陕北吴旗、志丹和洛河、葫芦河两地区10多万平方公里的地域开展了大面积勘测探查，发现油田并很快打出了油井。到1976年，查明的油田面积有193平方公里，获得石油储量8800万吨，天然气储量9.8亿立方米。延长油矿扩建了延长、永坪两个老油田，新建了甘谷驿油田，1976年原油产量达到3万吨。长庆油田一分部建成的吴旗油田和直罗油田，采油能力各为5万吨。全省有延长、永坪、吴旗、直罗四个小炼油厂，炼油能力15万吨。长庆油田的建成，缓解了我国石油生产东油西调的紧张局面。
三线建设是以战备为中心进行的大规模经济建设，国防科技工业是重点投资建设对象。在“一五”“二五”计划时期，国家就在陕西投资兴建了一批国防科技工业重点企事业单位。三线建设开始后，陕西的国防工业成为建设重点。从1964年到1979年间，国家在陕西投资29.92亿元，在汉中、安康、宝鸡、商洛等地区和关中沿山地带建设了国防科技工业项目117个，其中生产企业60个，研究所26个，院、校、队、站、库31个，涉及航空、航天、电子、兵器、核工业等工业门类。此外还规划建设了地方军工厂。这些项目中有生产企业，有科研院所，它们的建成使陕西的国防科技工业从科研、设计、试制、生产等方面形成了完整的配套体系，这些科研机构和生产企业研制出了多项先进技术，在航空、航天、电子等领域取得了许多重大科技成果，为我国的国防建设作出了重要贡献。
陕西航空工业从“一五”计划开始建设，到“二五”已初具规模。三线建设开始后，除了继续完善、加强以西安为中心的航空科研工业体系外，我国又在陕西投资建成了大型运输机生产基地和飞机试验试飞中心，先后建成投产的大中型项目有30多个。形成了包括飞机制造、航空发动机、辅机和专业化组件部件制造、航空教育科学研究等在内的航空工业基地，拥有了比较完整的科研试验手段和实力较强的科研、设计和生产力量。西安飞机制造公司是重点企业，它于20世纪50年代开始建设，经过三线建设时期的发展，形成了综合生产能力较强的专业企业，为我国民航事业的发展和国防现代化发挥了重要作用。1970年至1980年投资6亿多元在汉中建设的〇一二基地，主要生产军用运输机，是我国大型运输飞机制造企业。它的建成改善了中国航空工业布局，促进了陕西汉中地区工业交通、文化事业的发展。
1961年，在国务院国防工业办公室的统一领导下，经过选点，将陕西列为航天工业三线建设的重要地区。1965年，国家确定在陕西省建设航天工业科研生产基地，在蓝田、凤县、临潼、长安、户县、西安等地先后建设〇六三、〇六七基地。经过几十年的建设发展，已建成了以研究、生产液体和固体发动机为主体，包括卫星专用电子设备、卫星地面测控计算中心、微电子和集成电路在内的配套航天科研生产体系，成为我国航天工业的一个重要基地。
1966年至1976年，国家先后在陕西宝鸡、凤县、眉县、略阳、商洛、渭南和铜川等地建设了28个电子工业研究所和电子元器件生产企业，其中工厂15个，研究所7个，其他事业单位6个，加上地方投资建设的30多个小型电子工业企业，基本上形成了从元件、器件、仪器、仪表、专用设备到整机生产的完整体系。其在发展过程中，进一步加强了精密测量、大型雷达天线、高频电真空技术等重大科研项目的研制，基本实现了国家在陕西建立电子工业基地的设想。
三线建设时期陕西核工业发展迅速，自1966年开始，铀矿地质队伍大量调入陕西，核专用设备和核仪器工厂迅速建立，核燃料及燃料元件、轻材料厂动工兴建，形成和具备了较为系统的核原料地质勘探、矿山开采、核工业控制设备、测试仪表、高压容器的研制和生产能力，为我国进行核弹、洲际导弹、水下潜艇导弹的试验作出了重要贡献。
1965年，陕西兵器工业按照改善布局、扩大品种、增加产量、提高水平的原则作了规划，新建和迁入了11个兵器工业企事业单位，包括专业研究所、试验场、制造厂等，基本建设投资近亿元。其专业涉及光学仪器制造、兵器制导技术、火控雷达等，使陕西具备了从研究到设计、试制、生产各种常规兵器的能力，成为我国兵器工业的重要基地。
经过十几年的建设，陕西拥有了较为齐全的国防科技工业门类，到1980年，陕西国防科技工业固定资产原值达46亿元，较之1964年增长了2.8倍，成为全国国防科技工业的重要基地。
三线地区机械工业的建设，是按照既能为军事工业配套，又能为国民经济提供重要装备的原则进行规划的。从1965年至1980年，国家累计在陕西投资11.91亿元用于机械工业基本建设。其中1966年至1975年10年间，陕西省机械工业系统共建成大中小项目56个，完成总投资88115万元，占全国机械工业同期总投资额的7.7%，居全国第三位，新建了陕西汽车制造厂、陕西压延设备厂、陕西汽车齿轮厂、陕西鼓风机厂、黄河工程机械厂、汉江油泵油嘴厂、汉江机床厂、汉川机床厂、汉江工具厂等。陕西汽车制造厂于1968年6月在陕西岐山县开始筹建，1977年12月建成正式投产，主要生产军用工程抢险车、导弹运输车和发射车、火箭炮车、雷达车、越野加油车等汽车底盘军车产品。20世纪80年代，陕汽厂纳入国家三线调整计划，进行了资产重组，现拥有员工3.5万人，资产总额292亿元，是我国西北地区最大的制造型企业。陕西汽车齿轮厂于1968年在岐山县筹建，1970年部分投产，1976年正式交付使用，是当时国家规模最大的汽车齿轮生产专业工厂之一。1984年进行布局调整，后又纳入国家三线调整计划，生产的产品广泛应用于重型越野汽车、载重汽车、各种抢险车上，成为中国齿轮工业的领航者和排头兵。
三线建设开始后，国家对冶金工业进行了重点投资。在陕西新建了略阳钢铁厂、陕西焦化厂、西安焦化厂、西北耐火材料厂、陕西精密合金厂等冶金企业，并对原有的企业进行了改造完善。陕西钢厂和西北耐火材料厂被列为全国重点钢铁企业。1966年至1980年间，全省冶金系统基本建设投资达64183万元。1964年，陕西全省冶金工业总产值为904.7万元，其中钢铁工业产值114.00万元，冶金机械工业产值790.70万元；到1979年，全省冶金工业总产值为23313.4万元，钢铁工业产值19557.10万元，冶金机械工业产值3476.10万元，比1964年分别增长23.67倍、170.55倍和3.74倍。陕西冶金工业的特钢生产、耐火材料生产以及冶金机械修造能力，在西北地区乃至全国，都占有了一定的地位，为我国的电子、宇航、军工等部门和尖端科学的发展作出了贡献。
这一时期，国家先后在陕西投资兴建了宝鸡有色金属加工厂、西北金属研究院、金堆城钼业公司、西北半导体材料厂、华山有色冶金机械厂等大型企业。其中宝鸡有色金属加工厂是以生产加工钛材为主的稀有金属加工厂。工厂1965年动工兴建，1975年建成。到1985年，累计投资2.53亿元，占地1429亩，建筑面积40.24万平方米，拥有设备1848台（套），仪器451台（套），设备具有当时国际先进水平。投产以来，工厂生产的钛、锆、钨、钼、钽、铌、铼、钒、金、银、铱、钯等稀有色金属、贵金属和超导体加工材，在氢弹、导弹、核潜艇、卫星、飞机制造、氯碱、制盐、冶金、化工、纺织、医药等领域被广泛运用，为我国的军事工业和民用工业作出了重大贡献。金堆城钼矿床储量大，并伴生硫、铜、铼、硒等多种有价元素，国家于1966年开始投资建设，是同期建成的我国最大的钼业生产基地和研究中心。1968年投资建设的西北半导体材料厂，是国家为解决对半导体硅材料的需求在陕西华县投资建设的，主要生产多晶硅、单晶硅、进行硅片加工等，它的建成为西北地区的电子工业发展提供了良好的条件。
（三）三线建设促进了陕西城镇建设
