Theo UBND TP Thủ Đức, quy hoạch chung TP Thủ Đức nhằm phát triển địa phương trở thành đô thị sáng tạo, tương tác cao; khu vực dẫn dắt kinh tế TPHCM, vùng đô thị TPHCM thông qua các hoạt động kinh tế tri thức; bước đầu trở thành trung tâm tài chính của quốc gia, hướng tới khu vực quốc tế.
Quy hoạch cũng phát huy vai trò là đầu mối giao thông kết nối vùng Đông Nam bộ về đường bộ, đường sắt, hàng hải và đường thủy nội địa với cả nước và quốc tế. TP Thủ Đức cũng sẽ tạo dựng cảnh quan đô thị hiện đại và sinh thái; gìn giữ, phát huy bản sắc văn hóa, đặc trưng đô thị sông nước, thích ứng với biến đổi khí hậu.
Dự kiến vào năm 2040, TP Thủ Đức có quy mô dân số hơn 2,6 triệu người, được quy hoạch phát triển theo mô hình đô thị đa trung tâm, trên cơ sở hình thành, phát triển các khu vực trọng điểm về tài chính, thương mại - dịch vụ, văn hóa, thể dục thể thao, nghiên cứu, đào tạo và sản xuất công nghệ cao. Không gian của thành phố được phát triển theo 9 phân vùng, gắn với tổ chức hệ thống giao thông đô thị và liên vùng đa phương thức, giao thông công cộng; phát triển đô thị tập trung hướng theo giao thông công cộng, trong đó, các ga trung chuyển quy mô lớn sẽ hình thành lõi của các trọng điểm phát triển.
Các phân vùng cũng gắn với tổ chức các khu vực đa chức năng nhằm tăng cường tương tác trong các hoạt động kinh tế - xã hội và hợp tác phát triển, với hạt nhân là các trung tâm đổi mới, sáng tạo để hình thành các trung tâm kinh tế tri thức; đồng thời phát triển theo xu hướng đô thị thông minh. Bên cạnh đó, 9 tuyến đường sắt đô thị và liên vùng kết nối tại TP Thủ Đức với phần còn lại của TPHCM và sân bay quốc tế Long Thành.
Điểm nhấn của không gian đô thị tại TP Thủ Đức được quy hoạch lấy không gian cây xanh mặt nước làm trung tâm, tổ chức hệ thống sông, kênh, rạch (sông Sài Gòn, sông Đồng Nai, sông Tắc, rạch Chiếc, rạch Trau Trảu, rạch Gò Công, rạch Ông Nhiêu…) gắn kết với hệ thống công viên cây xanh sử dụng công cộng, hình thành nên khung cấu trúc không gian đặc sắc, đồng thời có vai trò là các hành lang trữ và thoát nước.
TP Thủ Đức sẽ phát triển mở rộng không gian xây dựng đô thị trên cơ sở khuyến khích chuyển đổi, tái thiết, hoàn thiện các khu vực phát triển hiện có, nâng tầng cao xây dựng, nâng cao hệ số sử dụng đất; bổ sung không gian mở và không gian cây xanh công cộng.
Với quy hoạch chung lần này, giao thông đối nội của TP Thủ Đức được bổ sung và hoàn thiện, đặc biệt là các tuyến đường đô thị theo hướng Đông - Tây cũng như một số đường trên cao và đường vận tải chuyên dụng. Điều này nhằm phân tách giao thông đô thị với giao thông liên vùng, giao thông phục vụ cảng và khu công nghiệp.
TP Thủ Đức cũng được tổ chức theo 10 lưu vực thoát nước, thiết lập hạ tầng chống ngập phù hợp với điều kiện phát triển đô thị, cao độ địa hình và hạ tầng giao thông của từng khu vực, để nâng cao tính khả thi cao, dễ phân kỳ xây dựng cũng như linh hoạt trong vận hành. Hệ thống hạ tầng kỹ thuật sẽ được nâng cấp và xây mới đảm bảo chỉ tiêu đô thị loại đặc biệt (của TPHCM) theo hướng thông minh và bền vững; bổ sung các nguồn điện sạch (nhằm giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính) và thu hút các doanh nghiệp có tiêu chuẩn môi trường cao.
Là một trung tâm sáng tạo và thu hút nhân lực chất lượng cao, TP Thủ Đức sẽ tăng diện tích đất cho các nhóm công trình: giáo dục cấp đô thị (lên gần 5 lần); cơ sở y tế cấp đô thị (lên hơn 10 lần); văn hóa và thể dục thể thao cấp đô thị (lên khoảng 3 lần), gồm khu Liên hợp thể thao quốc gia tại khu vực Rạch Chiếc.