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关于工业互联网的表述，在学术界有几种提法。最早在2000年，沙利文咨询公司发布的一份报告中提到过工业互联网，英文为“Industrial Internet”，被定义为“复杂物理机器和网络化传感器及软件的集成”，本质是“物的互联”。经过很长时间的沉寂，直到2012年，美国通用电气发布了 Industrial Internet：Pushing the Boundaries of Minds and Machines 白皮书，重新引入了这个概念，并详细刻画了未来建设、发展和应用工业互联网的工业愿景和目标。国内学者将“Industrial Internet”翻译为产业互联网，与消费互联网相对应，并将其定义为以新一代信息通信网络为基础，以协同创新模式为核心，以云平台为载体，构建和集聚产业链线上数据资源池，并以数据资源为核心生产要素，实现产业协同互联、资源共享、要素融通，为全产业生态链中各类用户主体提供生产全要素、制造全流程、企业全生命周期服务的产业互联生态网络。从定义中可以看出，产业互联网的核心更加偏向于产业与互联网技术的融合，与通用电气所提概念虽有相同之处，但又有着本质的区别。
随着美国五家行业龙头企业联手组建工业互联网联盟，工业互联网的概念得到了推广，其表述从最初的“Industrial Internet”逐渐被“Industrial Internet of Things”（简称IIOT）替代。国内将“Industrial Internet of Things”翻译为“工业物联网”。这一发展过程展现了工业互联网概念在全球范围内的不断演变与进步。
但无论是技术层面还是经济层面，其本质都是基于射频识别、高级分析等技术，将人、机器、对象和通信技术系统进行实时、智能、水平和垂直连接。这不仅帮助企业实现设计优化、预测性维护、远程维修和高效的运营控制，还能通过合作及关系网络实现行业资源共享及有效配置的目的。因此，两种层面并不是相互对立的，而是技术与最终目的的相互补充。从综合角度可将工业互联网界定为企业之间通过采用物联网、射频识别及高级分析等技术，将人、机、物进行连接，以数据为核心资源，以平台为载体，进行企业内部和外部的水平与垂直连接与交互，从而达到内部资源优化与外部资源共享的目标，最终实现智能化生产的一种战略形式。
关于工业互联网的构成，可从技术划分和功能划分来看。从技术组成的角度来说，工业互联网的关键组成部分包括信息协议和中间件、传感器、执行器、人工智能和大数据分析等信息技术驱动的服务。而从功能角度划分，更多学者偏向自下而上的方式。例如，美国工业互联网联盟将工业互联网划分为边缘层、平台层和企业层，分别对应数据的采集、分析管理以及分配应用功能。国内则将工业互联网平台分为基础设施层（IaaS）、平台层（PaaS）、应用层（SaaS）三大层级，或者划分为接口层、应用层和核心层。
随着工业互联网研究的深入和工业互联网功能的拓展，进一步提出了工业互联网包括工业物联网感知层、综合管控信息层、互联网精准交易层以及工业大数据层四个层级。除了前述三大功能外，还提出了工业大数据层的智能运行功能，而智能运行是前三大功能的综合汇总，是工业互联网的理想目标状态，即实现互联工厂的愿景。
功能的实现离不开技术的支持。无论将工业互联网划分为几个层面，其核心功能主要集中在四个方面：①在传感器、射频识别等关键技术支持下，实现工业设备数据资源的采集和传输，为后续功能提供基础资源服务；②借助组态化的工业和IT微服务，以及强大的工业大数据处理能力，进行数据分析、管理、智能建模及智能算法应用；③开发服务于特定应用场景的工业App，为不同的企业提供基于互联工厂的全流程解决方案；④基于模式跨行复制实现跨行业智能互联与用户深度参与。这些功能相互协作，实现了工业互联网的全面运作和跨行业的智能互联，推动了企业数字化转型与智能化发展。
制造业由单纯提供产品到提供“产品+服务”再到提供一体化解决方案，迈出了更大的步伐。最初，产品是制造企业连接市场获取价值的唯一载体。随着平台垄断结构的形成，以及需求个性化、多样化和动态化等新特征的出现，企业开始开发在研发、物流、营销、金融等服务领域的价值创造能力，产品附加服务成为价值创造的主要来源。但是附加服务具有单一性，对于通过平台拥有了更多资源的制造企业来说，“产品+服务”的业务拓展仍然不够。大型企业率先意识到自己多年积累的“产品+服务”包经验，能够帮助中小企业构建标准化解决方案，并吸纳对方成为合作伙伴，于是向全方位解决方案的提供商发展，利用平台提供整体方案成为今天大型制造企业价值创造的主要来源。企业由最初的销售产品发展为销售产品的功能、服务和制造方案，实现了产品升级。
一方面，网络平台下的价值流通渠道不再是从厂商、经销商、零售商再到顾客的逐层传递，而是企业与消费者的双向联系。平台垄断结构和新的需求特征改变了企业与消费者的角色定位，顾客由价值消耗者转变为价值共创者，企业也通过“互联网+”等方式实现与消费者的实时互动。另一方面，产业链上下游的各个环节都可以在平台上实现。在上游，确保了原材料的稳定性和整体集采价格的下降；在中游，构建了跨越时空界限的以数据资源为核心的生产体系；在下游，拿到了大企业的订单，改变了先生产、再销售的传统生产方式，并进行新产品的快速研发迭代。因此，加固、稳定和提升了全产业链、供应链的工艺流程。
工业经济时期，制造企业被牢牢锁定在价值链底层的加工制造环节，只能获取较低的附加价值，然而获取更高利润、拓展产品线是企业的生存本能。在数字经济范式下，消费者的需求满意度和售后服务体验被制造企业更多考虑在内，倒逼企业向研发设计、销售服务等高附加值环节延伸，形成以自身为中心的产业链生态圈。
跨部门升级以职能性升级为基础。当一个制造企业在研发端和服务端的业务日渐成熟后，就不再满足于向乙方付费获得业务支持，开始将这些业务内化，并逐渐向这些行业进军，带动跨部门升级的实现。如海尔等家电企业、华为等电子设备生产企业、互太等纺织企业都是在使用信息服务的过程中，学习这些领域的业务流程和专业知识，形成自己的行业信息化方案，进而成立信息咨询部门，进军服务业，将解决方案和咨询服务出售给同行业的其他中小企业，获得更高的利润和更丰富的角色定位。
从消费需求升级角度，数字经济激发了市场对智能化产品的巨大需求，促使制造业的供给结构迅速升级。消费者对智能手机、可穿戴设备、数字家电等智能产品和软件应用、互联网信息等智能服务的需求增加，推动了传统PC、手机和电视的生产厂商向智能手机、智能家居等行业延伸，带来了智能设备生产行业的兴起。平台垄断的市场结构能够有效整合企业资源，为各类企业提供一个学习和合作的机会，促进高技术制造业的产值大幅增加，使中低技术制造业在生产、产品和服务中努力提高智能化比重，进而使产业结构出现持续升级趋势。同时，伴随着产业结构的升级，人们又会对生产和生活方式产生更高的预期，带动消费结构再次升级，为生产这些生产资料和生活资料的生产部门源源不断地创造着提升供给质量的动力，形成产业结构升级的良性循环。
从投资需求升级角度，产业“数智化”转型前景广阔，引发了大量投资蜂拥而至。一是在信息技术革命席卷全球的形势下，市场对5G、智能制造等制造前沿领域的投资空前活跃，希望获取这些快速成长的朝阳产业的发展和政策福利；二是根据技术-经济范式的发展规律，国内绝大多数制造设备到了更新改造和升级的窗口期，市场对切削、成形机床等普通设备的购买力，转为对数控机床等智能设备的需求，制造业的新兴产业投资正处在上升通道之中；三是政府对这些战略性新兴产业的政策倾斜和投资，也在一定程度上帮助这些行业迅速成长壮大，一些平台厂商、产业链生态体系在资本的助力下迅速形成，带动了制造业的产业结构升级。
从贸易需求升级角度，中国制造业进出口贸易结构发生改变，高水平对外开放取得积极成效，也刺激了制造业的优胜劣汰。一方面，出口贸易中，初级产品的比例不断缩小，高技术产品的比例逐年扩大，国际市场对中国制造的需求正在从加工产品、初级产品，转向智能手机、笔记本电脑、医疗设备、高铁等高技术产品，推动了相关生产行业的发展壮大和落后产能的淘汰；另一方面，进口贸易中，对机器设备等生产资料的需求下降，带动了国内装备制造行业的兴起，同时国外对核心技术和高端产品的封锁，也迫使中国制造业不得不在核心领域摆脱进口依赖，更专注于关键技术突破和制造能力改进，从而使生产力水平大幅提升，加快了产业结构优化的进程。