Die Wirtschaft von Cartagena basiert traditionell auf dem Hafen, der Schiffbauindustrie und dem Militär. Der Hafen ist heute einer der wichtigsten in Südspanien – sowohl für Handel als auch für Kreuzfahrttourismus. Die Werften und Anlagen für die Marine befinden sich noch immer im Stadtgebiet und sind ein bedeutender Wirtschaftsfaktor.
Ein weiterer zentraler Sektor ist die chemische Industrie, insbesondere in der nahegelegenen Industriezone Escombreras. Auch die Energiewirtschaft spielt eine Rolle, mit mehreren Kraftwerken und Raffinerien in der Region. Daneben wächst der Dienstleistungssektor stetig, vor allem im Bereich Tourismus, Einzelhandel und Gastronomie.
Zu den lokalen Produkten gehören eingelegte Fischspezialitäten, handgefertigte Keramik sowie Olivenöl und Weine aus der Region. Der Wochenmarkt, lokale Manufakturen und kleine Geschäfte bieten ein reichhaltiges Angebot, das sowohl für Einheimische als auch für Besucher von Interesse ist.