1984年，全区工业初步形成煤炭、冶金、机械、化工、轻纺、电子、建材、食品等工业门类，全年实现总产值21.21亿元。煤炭产量和发电量居全省第1位，钢和钢材产量居全省第3位。1985年，全市有工业企业11343家，其中乡及乡以上工业企业790家，工业行业主要有14大类、38种。
1986年，市委、市政府印发《关于贯彻省委、省政府〈关于进一步搞活企业若干问题的试行规定〉的意见》，全市逐步推行厂长（经理）负责制和任期目标责任制。1987年，全市企业推行以实行“两权分离”，建立和完善责、权、利相结合的企业经营机制。同时，改革企业干部人事制度，引入竞争机制，实行淘汰选优制和优化劳动组合，打破了僵化的人事管理体制，按照“责、权、利”相结合，奖勤罚懒、奖优罚劣的原则，实行工资总额同经济效益挂钩、百元产值工资含量包干、全浮动工资和计件工资等分配办法，打破平均主义，调动了企业干部和职工的积极性。1990年，全市基本形成综合加工、钢铁、煤炭、电力、化工五大工业基地，工业总产值占全省工业总产值的3.69%，居第7位；有12家企业晋升为国家二级企业，57家晋升为省级先进企业；开发新产品570余种，其中填补国内空白49种；获省级以上优质产品349个，其中国家银质奖2个，部优74个，省优273个；出口创汇企业发展到256家，出口创汇工业产品125种。
1991年，在继续实行厂长负责制的同时，全市649家县属以上企业推行确定党政双重责任为“共同目标”，实行“同奖同罚”的党委工作目标责任制。继续实行风险抵押金制度，企业逐步建立“利益共享、风险共担”的利益机制。1992年，莱芜市升为地级市，莱芜钢铁总厂等企业划归莱芜市，山东新华机器厂等部分企业划归泰安市。全市开始调整工业布局，拓建高新技术产业开发区。1993年，山东电缆厂、山东泰山酿酒饮料集团总公司、泰安盐化工总厂列入全省百家股份制试点行列。1994年，山东泰山锅炉压力容器（集团）股份有限公司兼并泰安轻工机械厂，成为市直首家跨系统、跨所有制兼并的企业。1995年，市政府公布首批泰安名牌产品31个。全市初步形成以泰城为中心的三条工业经济带（中部泰城向南延伸至汶口、磁窑一线为主体，东部从新泰向西延伸至新汶、小协、楼德，西部从肥城向西延伸至石横两翼）、四大工业基地（泰城综合加工、新泰煤炭、肥城能源、磁窑化工基地）和三个工业区（泰城东侧泰莱路以北工业新技术开发区、泮河以南104国道两侧一般工业加工区、大汶口开发新工业加工区）的工业布局。
1996年，全市有11家企业实施现代企业制度改革试点。1999年，11家试点企业基本健全法人治理结构或完成发展战略规划。2000年，全市有国有工业企业及年销售收入500万元以上的非国有工业企业（规模以上）430家，全市有名牌产品105个，其中省级名牌产品29个，市级名牌产品76个。企业组织结构逐步向大型企业规模化、小型企业专业化方向发展。
2001年11月，市政府印发《关于实施“13511”工程的意见》，提出力争到“十五”期末，行政区域内形成1个销售收入过100亿元、3个销售收入过50亿元、5个销售收入过20亿元、10个销售收入过10亿元和100个销售收入过1亿元的骨干企业或企业集团。全市列入“13511”工程的企业实现产品销售收入199.5亿元，利税19.6亿元，其中利润7.6亿元，分别占全部规模工业企业的72.2%、71.8%和74.5%。2002年，全市有工业企业2.27万家，实现工业总产值481.1亿元，增加值207.3亿元，完成技改投资52亿元，竣工技改项目142个，在建技改项目205个，其中投资过千万元的项目141个、过亿元的项目22个。工业企业中规模以上工业企业510家，其中国有企业89家，集体企业82家，股份合作企业15家，有限责任公司104家，股份有限公司25家，联营企业4家，私营企业158家，港澳台商投资企业16家，外商投资企业17家；实现销售收入340.57亿元，年销售收入过亿元的有65家、过5亿元的3家；实现利税33.1亿元，其中利润13.3亿元，增幅分别列全省第3位、第2位。工业品出口2亿美元，其中自营出口完成1.14亿美元。全市规模以上工业企业经济效益综合指数为108.3%，比上年提高9.72个百分点。