改革开放前期，大量“三来一补”、劳动密集型企业落户南山，在创造经济效益的同时，大幅增加了区域污染物排放总量。进入21世纪以来，南山区紧抓国家产业结构调整和升级机遇，逐步淘汰高污染、高排放、低产出企业，大力发展低消耗、低排放、高产出、高科技含量的高新技术产业，实现环境保护和经济发展的双赢。
一是狠抓产业淘汰。南山区严格设置全区产业准入条件，从严禁止资源浪费、污染环境等产业落地发展，针对辖区内已建成污染企业，要求严格达到废水、废气、废渣排放标准，对严重超标排放企业坚决予以淘汰。
二是加快产业升级。全面推广清洁生产审核、推动企业向绿色低碳、资源节约集约发展，系统性的推进全区产业升级工作。蛇口工业区建成“南海意库”、医疗器械产业园，南油工业区成功改造为动漫基地，华侨城工业区转型升级为华侨城创意文化园，成为深圳市创意文化网红圣地，全区二、三产业比例优。
三是发展高新技术产业。1985年在南山大冲片区建成深圳科技工业园，1986年广东省第一家高新技术在园区成立；1991年，正式成为全国首批国家级高新技术产业开发区。1996年，深圳科技工业园正式升级为深圳市高新技术产业园区，园区范围扩大为南区、中区和北区，时至今日，深圳市高新技术产业园成为全市高新企业集聚地，是全国面积最小单产最高的高新区，腾讯、阿里、百度、大族、中兴等多个行业巨头、上百家上市企业扎推聚集，被誉为“北有北京中关村，南有深圳高新区”，已成为全国高新产业的典范代表。
多年来，南山区主要依托“五链联创”大力发展高新技术产业。以企业创新为主体，依托企业间的物质、资金、技术等形成“企业链”；由龙头企业带动，形成上下游完备的“产业链”；以技术创新、产品创新、品牌创新、产业组织创新、商业模式创新等形成“创新链”；从融资平台、股权投资及投融资体系方面着手，构建“投资链”；坚持“软环境”、“硬环境”一起抓，营造一流营商环境，完善“生态链”。南山区通过有形的手，撬动市场无形的手，把企业链、产业链、创新链、投资链、生态链之间有机融合在一起，形成相互依存、链条完整的专业性闭环，推动全区经济绿色、高质量发展。
2019年南山区GDP达6103.69亿元，是广东省首个地区生产总值超过6000亿元的区县，连续7年稳居广东区（县）第一、全国第三，以不到全市1/10的国土面积，集聚了全市70%以上的高端科技创新资源，创造了全市1/5的GDP、1/4的高新技术产品产值、1/3的战略性新兴产业增加值，发展速度与效益同频共振，经济发展质量越来越优，且后劲十足。人均GDP达到40.16万元，达发达城区水平。先后获评中国百强区榜首、中国创新百强区榜首、中国工业百强区第三，绿色发展实力得到全国一致认可。