Quy hoạch chung xây dựng thành phố Thanh Hóa đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 84/QĐ-TTg ngày 16-1-2009. Quy hoạch là một công cụ tích cực cho chính quyền các cấp, các ngành quản lý hoạt động xây dựng, quy hoạch – kiến trúc và thực hiện đầu tư phát triển đô thị theo quy hoạch. Tuy nhiên, đến nay đã xuất hiện tình hình mới dẫn đến phải điều chỉnh tổng thể quy hoạch.
Sự phát triển kinh tế - xã hội chung của tỉnh Thanh Hóa và các dự án lớn trên địa bàn với trung tâm là khu vực thành phố Thanh Hóa và huyện Đông Sơn mang đến cơ hội lớn cho đầu tư phát triển đô thị trên địa bàn. Trong quá trình phát triển đó, việc kiểm soát chặt chẽ quỹ đất xây dựng đô thị, bảo đảm các vấn đề về không gian cảnh quan, môi trường, hạ tầng kỹ thuật và hạ tầng xã hội bằng công cụ quy hoạch là hết sức cần thiết. Nhiệm vụ quy hoạch chung đô thị Thanh Hóa đến năm 2040 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 129/QĐ-TTg ngày 25-1-2019, với phạm vi quy hoạch gồm địa giới hành chính thành phố Thanh Hóa và huyện Đông Sơn. Việc lập quy hoạch chung đô thị Thanh Hóa nhằm các mục tiêu chủ yếu, như: Nâng cao vai trò, vị thế của đô thị Thanh Hóa thành trung tâm kết nối vùng kinh tế Bắc Trung bộ với các vùng Đồng bằng sông Hồng, vùng Tây Bắc Việt Nam và Đông Bắc nước Công hòa dân chủ nhân dân Lào, với tầm nhìn là một đô thị văn minh, hiện đại, thông minh và có bản sắc phù hợp với yêu cầu tăng trưởng xanh, thích ứng biến đổi khí hậu, phát huy truyền thống và lịch sử văn hóa Đông Sơn, đồng bằng sông Mã. Xây dựng đô thị Thanh Hóa là đô thị tỉnh lỵ, trung tâm tổng hợp của tỉnh Thanh Hóa, đáp ứng vai trò đầu tàu kết nối, trung tâm động lực phát triển mọi lĩnh vực chính trị, kinh tế, văn hóa - xã hội, khoa học - kỹ thuật và an ninh - quốc phòng tỉnh Thanh Hóa. Quy hoạch mở rộng đô thị để thu hút đầu tư, phát triển đa dạng các ngành công nghiệp và hướng dịch vụ thương mại, du lịch văn hóa - lịch sử - sinh thái với định hướng phát triển đô thị mạnh về dịch vụ, phát triển quỹ đất để phát triển nhà ở và thị trường bất động sản. Đồng thời, hoàn thiện và nâng cao chất lượng công trình hạ tầng kỹ thuật đầu mối, hệ thống hạ tầng xã hội vì chất lượng cuộc sống người dân thành phố.
Quy hoạch đô thị Thanh Hóa được xem xét trên cơ sở vùng trung tâm tỉnh Thanh Hóa, gồm liên đô thị thành phố Thanh Hóa – thành phố Sầm Sơn và các huyện phụ cận, như: Hoằng Hóa, huyện Quảng Xương, Đông Sơn, có quan hệ hữu cơ mật thiết thành một vùng phát triển theo hướng đô thị hóa. Phát triển không gian với 3 phân vùng cơ bản: Phân vùng phía Đông Bắc (huyện Hoằng Hóa) có chức năng hỗ trợ phát triển cho đô thị thành phố Thanh Hóa – thành phố Sầm Sơn, phát triển dựa trên các trụ cột, như: Đô thị du lịch, sinh thái, nghỉ dưỡng, tâm linh, nông nghiệp sạch, công nghệ cao, công nghiệp nhẹ và chế biến. Phân vùng trung tâm thành phố Thanh Hóa và huyện Đông Sơn, có chức năng trung tâm tỉnh lỵ. Phân vùng Đông Nam thành phố Sầm Sơn và huyện Quảng Xương, có chức năng là đô thị du lịch của tỉnh Thanh Hóa, đồng thời là vùng đệm, kết nối vùng trung tâm với Khu Kinh tế Nghi Sơn. Phát triển trên các trụ cột: Du lịch nghỉ mát, nghỉ dưỡng và du lịch biển, phát triển dịch vụ, phát triển nghề cá, cụm chế xuất thủy sản, phát triển nông nghiệp công nghệ cao phục vụ du lịch, phát triển công nghiệp nhẹ, hỗ trợ cho các ngành nông nghiệp tại Khu Kinh tế Nghi Sơn.
Toàn vùng phát triển trên các trục giao thông cơ bản, như: Các trục dọc (trục đường ven biển, trục Quốc lộ 10, Quốc lộ 1A, trục đường bộ cao tốc Bắc – Nam), các trục ngang (trục đường nối đô thị Hải Tiến đến đô thị Nưa, trục đường nối đô thị Hải Tiến đến Quốc lộ 45 tại thị trấn Vạn Hà, trục đường nối khu vực Nam Sầm Sơn đến cầu Phủ Vạn, trục đường nối khu vực ven biển Nam Quảng Xương đến nút giao đường cao tốc Bắc - Nam với Quốc lộ 45 tại Nông Cống). Hình thành các trục đô thị kết nối các trung tâm thành phố Thanh Hóa, trung tâm thành phố Sầm Sơn với đô thị các huyện Đông Sơn, Quảng Xương, huyện Hoằng Hóa. Hình thành các khu công nghiệp, gồm: Khu công nghiệp Bắc huyện Hoằng Hóa khoảng 500 ha (tại khu vực phía Đông đường sắt, từ xã Hoằng Qùy đến xã Hoằng Kim), Khu công nghiệp phía Tây thành phố Thanh Hóa khoảng 650 ha (tại khu vực dọc hai bên tuyến đường trung tâm thành phố Thanh Hóa đi Nưa, từ xã Đông Văn đến đô thị Gốm), Khu Công nghiệp huyện Quảng Xương khoảng 350 ha (tại khu vực phía Đông Quốc lộ 1A từ đô thị Cống Trúc đến đô thị Tiên Trang). Hình thành tuyến đường vành đai số 2 phía Tây của thành phố Thanh Hóa để kết nối các khu công nghiệp trong vùng. Hình thành các vùng nông nghiệp sạch, công nghệ cao và các vùng trang trại tại các khu vực thuận lợi trong sản xuất nông nghiệp, bảo đảm nhu cầu thực phẩm, hoa, cây cảnh cho khu vực đô thị.
Phát triển đô thị Thanh Hóa tiếp nối lịch sử hiện tại và tương lai, là trung tâm định cư con người xứ Thanh, là trung tâm phát triển, nuôi dưỡng, thu hút hội tụ, đào tạo và cung cấp nguồn nhân lực lớn, có chất lượng của cả nước, tầm nhìn quốc tế. Hình thành các điều kiện đảm bảo về cơ sở hạ tầng kinh tế, hạ tầng đô thị, môi trường sinh thái để thu hút và phát triển con người. Đô thị Thanh Hóa là đô thị loại I trực thuộc tỉnh, đô thị tỉnh lỵ với vai trò là trung tâm hành chính, chính trị, kinh tế, văn hóa, giáo dục, khoa học - kỹ thuật của tỉnh Thanh Hóa. Là một trong những trung tâm kinh tế - xã hội của vùng phía Nam Bắc bộ và Bắc Trung bộ, với các mũi nhọn về công nghiệp, dịch vụ, chăm sóc sức khỏe, giáo dục - đào tạo, thể dục - thể thao, là đầu mối giao lưu của tỉnh Thanh Hóa với cả nước và quốc tế, có vị trí quan trọng về quốc phòng - an ninh. Đô thị phát triển dịch vụ đa ngành, đa lĩnh vực, chú trọng các ngành dịch vụ kỹ thuật cao, phát triển công nghiệp sạch, công nghệ cao, công nghệ chế biến, chế tạo các sản phẩm có giá trị gia tăng lớn, phát triển nông nghiệp đô thị với các sản phẩm có giá trị kinh tế cao, phát triển du lịch văn hóa – lịch sử, sinh thái, phát huy bản sắc văn hóa xứ Thanh.
Ngoài ra, quy hoạch nhấn mạnh việc điều chỉnh cấu trúc vành đai - xuyên tâm thành cấu trúc vành đai mở với các dải đô thị hướng ra sông Mã, trong đó lấy trung tâm đô thị hiện hữu làm hạt nhân, gồm 5 phân vùng phát triển đô thị: Vùng trung tâm hiện hữu mở rộng gồm các khu vực trong vành đai số 2 và dải đô thị ven sông thuộc các phường Đông Hải và phường Nam Ngạn, là trung tâm hành chính, văn hóa, dịch vụ công cộng và thương mại hiện nay của tỉnh và thành phố Thanh Hóa, là trung tâm dân cư hiện hữu của đô thị. Vùng Hàm Rồng – Núi Đọ nằm trong quy hoạch phân khu 1/2000 khu vực Hàm Rồng – Núi Đọ thuộc vành đai xanh phía Tây Bắc thành phố Thanh Hóa, có tính chất chủ yếu là khu bảo tồn và phát huy giá trị di tích lịch sử văn hóa khảo cổ, du lịch. Vùng Đông Bắc là khu đô thị mới Bắc sông Mã, với tính chất khu ở mới chất lượng cao gắn với hệ thống dịch vụ thương mại cấp đô thị cửa ngõ Đông Bắc thành phố Thanh Hóa, hệ thống công viên cảnh quan và khu vui chơi giải trí tại các khu vực ven bờ Bắc sông Mã và các khu vực khác. Vùng Đông Nam gồm khu vực phía Đông Nam thành phố Thanh Hóa, nằm ngoài tuyến đường vành đai số 2, là khu vực có tính chất chủ yếu phát triển khu dân cư và trung tâm đô thị mới gắn với không gian đặc trưng là trung tâm thể dục - thể thao của tỉnh, thu hút đầu tư đô thị giáo dục quốc tế và không gian sinh thái gắn với sông Mã, dịch vụ vận tải gắn với Cảng Lễ Môn. Vùng phía Tây là vùng huyện Đông Sơn hiện tại, tính chất chủ yếu là vùng cửa ngõ kết nối đô thị Thanh Hóa với các vùng phía Tây của tỉnh Thanh Hóa, với các không gian đặc trưng về dịch vụ vận tải và thương mại đầu mối, công nghiệp chế biến, chế tạo và phát triển đô thị, thu hút đầu tư xây dựng thành phố y tế phục vụ nhân dân trong tỉnh và trong khu vực.