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2001年，天津一汽丰田有限公司在天津开发区设厂，注册资本33亿元，占地面积161万平方米，设计产能47万辆。2003年2月，天津一汽丰田有限公司与管委会签署土地使用权转让合同。是年3月开始打桩，2005年投产。
  2006年，天津开发区汽车产业呈现较快发展势头，被授予“国家首批汽车及零部件出口基地”称号。是年，锦湖轮胎（天津）有限公司在开发区投产。2007年，汽车产业实现产值570.2亿元，占全区工业总产值的17％。其中，整车产值408.9亿元，零部件产值161.3亿元；实现利润44.3亿元，税金52.0亿元；产值逾1亿元企业18家，逾10亿元企业8家；天津一汽丰田有限公司产值407.9亿元，占全部汽车工业产值的58.6％。2008年，汽车产量达到36.58万辆，汽车产业实现产值728亿元，占全区工业总产值的19.5％。是年，长城汽车公司天津项目落户开发区西区，总投资30亿元，总占地面积130万平方米。2009年，汽车产业实现产值815.64亿元，占全区工业总产值的19.4％；全年生产轿车38.37万辆。2010年，汽车产业实现产值1034.69亿元，比2005年增长280％。开发区汽车工业总产值占天津市汽车工业总产值的比重逐年增高，2006—2010年，连续5年逾50％。其中，2008年近67％。2010年，开发区生产轿车48.24万辆，占天津市汽车整车总产量的66.35％。
  2010年，天津开发区生产整车企业4家（天津一汽丰田、天津星马汽车、清源电动汽车、长城汽车公司），生产零部件企业72家，汽车销售企业31家。天津一汽丰田公司为区内最大汽车生产企业。汽车配套企业以日系为主，其次是通用系、韩系和欧美系。整车主要集中在丰田轿车一个类别，涵盖高中低档不同层次类型。零部件主要产品有车载卫星导航系统、汽车音响、汽车线束、汽车变速器、发动机控制器（ECU）、汽车座椅等。其中，以汽车电子类产品实力最为雄厚。零部件企业主要包括：富士通天、电装电子、矢崎汽车配件、英泰汽车饰件、大陆汽车系统、爱信车身、艾达自动变速器、津住汽车线束等公司。天津开发区拥有与汽车相关的内资科研机构2个、外资独立科研机构4个、企业非独立科研机构1个。斯坦雷电气、富士通天电子、松下汽车电子、锦湖轮胎、清源电动车等企业均设立与汽车相关的科研机构。
  至2010年末，科研机构取得一批高水平科技成果，32位汽车微处理器、车辆减震降噪、车辆尾气催化净化、纯电动汽车、混合动力汽车等一批核心技术获突破。各类创新主体获得国家科技部、发改委，天津市科委、发改委等部门科技计划项目25个，攻克一批重大技术关键、创造一批拥有自主知识产权的企业和品牌。