Phạm vi lập quy hoạch có tổng diện tích là 22.313,6 ha, bao gồm toàn bộ diện tích tự nhiên thành phố Thái Nguyên hiện có 17.069,8 ha và mở rộng 5.243,8 ha về các phía: Phía Bắc là xã Sơn Cẩm (huyện Phú Lương); phía Đông là thị trấn Chùa Hang, xã Linh Sơn, xã Huống Thượng (huyện Đồng Hỷ) và xã Đồng Liên (huyện Phú Bình).
Về định hướng phát triển không gian, thành phố Thái Nguyên phát triển hai bên bờ sông Cầu, theo mô hình đô thị sinh thái, đa trung tâm gắn với việc hình thành các khu chức năng: Trung tâm lịch sử hiện hữu; trung tâm giáo dục - đào tạo, y tế chất lượng cao, thương mại - dịch vụ, tài chính - ngân hàng; các khu cải tạo nâng cấp; khu phát triển mới; khu vực phát triển công nghiệp, logistic phía Bắc; khu vực du lịch sinh thái gắn với nông nghiệp chất lượng cao; khu dự trữ phát triển và nông nghiệp đô thị.
Trong đó, với trung tâm lịch sử hiện hữu (thuộc phạm vi các phường trung tâm), diện tích khoảng 2.000 ha giữ nguyên hiện trạng sử dụng đất đối với các khu dân cư hiện có, đã hình thành ổn định theo quy hoạch chi tiết phê duyệt trước năm 2005, tiến hành chỉnh trang, nâng cấp hệ thống hạ tầng kỹ thuật và hạ tầng xã hội; hình thành và phát triển các trung tâm thương mại, khách sạn cao cấp, trung tâm dịch vụ tổng hợp cao tầng và các khu phố mua sắm.
Trung tâm hành chính - chính trị của Tỉnh trước mắt giữ nguyên vị trí hiện nay. Trong tương lai, nghiên cứu chuyển đến vị trí thích hợp trong thành phố để tạo lập hình ảnh trung tâm hiện đại; quỹ đất hiện có sẽ được ưu tiên phát triển thương mại, dịch vụ và du lịch. Trung tâm hành chính - chính trị của Thành phố giữ nguyên vị trí hiện nay.
Xây dựng thành phố Thái Nguyên thành trung tâm đào tạo đa ngành, đa lĩnh vực của Quốc gia. Quy hoạch mạng lưới các trường đại học, cao đẳng và cơ sở dạy nghề có quy mô đào tạo khoảng 200.000 - 220.000 sinh viên trên cơ sở quỹ đất khoảng 670 ha.
Về phát triển du lịch, sẽ hình thành các khu, tuyến, điểm du lịch trong thành phố như: Khu du lịch quốc gia Hồ Núi Cốc, các điểm du lịch lịch sử, văn hóa, tâm linh tại khu vực trung tâm thành phố, thị trấn Chùa Hang và xã Linh Sơn, du lịch trên sông Cầu, du lịch sinh thái, du lịch trải nghiệm tại vùng chè Tân Cương, vv…, gắn với các tuyến du lịch đến các địa điểm thăm quan nổi tiếng trong khu vực, như: Khu di tích lịch sử cách mạng ATK Định Hóa, khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa - Phượng Hoàng, Vườn quốc gia Tam Đảo, vv... Quỹ đất dành cho dịch vụ du lịch khoảng 242 ha.
Đối với Khu du lịch quốc gia Hồ Núi Cốc, xây dựng và phát triển để trở thành trung tâm du lịch sinh thái, nghỉ dưỡng lớn của quốc gia với hệ thống cơ sở vật chất đồng bộ, hiện đại; sản phẩm du lịch đa dạng, chất lượng cao gắn liền với thương hiệu văn hóa Trà Thái Nguyên và có khả năng cạnh tranh với các nước trong khu vực.
Về định hướng phát triển hệ thống cơ sở y tế, chăm sóc sức khỏe, thành phố Thái Nguyên sẽ xây dựng và phát triển hệ thống y tế chăm sóc sức khỏe chất lượng cao gắn với nghiên cứu khoa học. Mở rộng, nâng cấp, hiện đại hóa Bệnh viện đa khoa Trung ương Thái Nguyên trở thành bệnh viện trung tâm của vùng. Đầu tư hoàn thiện các bệnh viện tuyến tỉnh theo hướng tăng cường phối hợp với các bệnh viện lớn của trung ương để hình thành các bệnh viện vệ tinh. Tăng cường y tế cơ sở cho chăm sóc sức khỏe ban đầu. Tạo điều kiện cho các thành phần kinh tế phát triển hệ thống y tế tư nhân. Quỹ đất dành cho các bệnh viện tuyến trung ương, tỉnh, cụm y tế chất lượng cao khoảng 74 ha.
