Là địa phương có nguồn tài nguyên khoáng sản nhiều nhất tỉnh Thái Nguyên, huyện Đại Từ hiện có 34 điểm mỏ của 23 doanh nghiệp được cấp phép hoạt động khai thác, thăm dò khoáng sản, trong đó có nhiều loại khoáng sản quý, hiếm, có trữ lượng lớn như: Vonfram, than, Titan, cao lanh, thiếc, sắt, barit, đất sét... Ngoài ra, trên địa bàn huyện còn có nhiều điểm mỏ khoáng sản cát sỏi làm vật liệu xây dựng thông thường phân bố ở hầu hết các xã, thị trấn trong huyện. Do làm tốt công tác quản lý, kiểm tra, kiểm soát các hoạt động khai thác, tập kết, chế biến, vận chuyển khoáng sản trên địa bàn nên hiện nay, các hoạt động thăm dò, khai thác, chế biến khoáng sản ở Đại Từ đã cơ bản được kiểm soát và từng bước đi vào nề nếp. Các vụ việc khai thác khoáng sản trái phép nhỏ lẻ được xử lý, giải tỏa ngay từ khi mới xảy ra. Trên địa bàn huyện không còn hiện tượng khai thác, khoáng sản trái phép.