Theo quy hoạch, diện tích vùng lõi tập trung phát triển thành khu du lịch quốc gia Hồ Núi Cốc là 1.200ha. Vùng quy hoạch gồm toàn bộ thắng cảnh hồ Núi Cốc và khu vực lân cận thuộc thành phố Thái Nguyên, thị xã Phổ Yên và huyện Đại Từ.

Với vai trò là khu du lịch trọng điểm quốc gia, khu du lịch Hồ Núi Cốc định hướng phát triển du lịch gắn với bảo vệ, khai thác hợp lý tài nguyên, đảm bảo an toàn, chất lượng môi trường nước Hồ Núi Cốc; khai thác lợi thế về cảnh quan hồ, hệ sinh thái chè và văn hóa trà Thái Nguyên để tạo ra các sản phẩm du lịch đặc thù; gắn kết không gian với các tiềm năng du lịch khác trong tỉnh, đặc biệt là khu di tích lịch sử quốc gia đặc biệt ATK Định Hóa…

Mục tiêu phấn đấu trước năm 2025, khu du lịch Hồ Núi Cốc đáp ứng các tiêu chí và được công nhận là khu du lịch quốc gia; đến năm 2030 trở thành trung tâm du lịch sinh thái, nghỉ dưỡng lớn của quốc gia với hệ thống cơ sở vật chất đồng bộ, hiện đại; sản phẩm du lịch đa dạng, chất lượng cao gắn liền với thương hiệu văn hóa trà Thái Nguyên và có khả năng cạnh tranh với các nước trong khu vực…

Dự kiến đến năm 2025, khu du lịch quốc gia Hồ Núi Cốc sẽ đón được khoảng 2,5 triệu lượt khách, trong đó khách quốc tế có lưu trú là 10.000 lượt; năm 2030 đón được 4 triệu lượt khách, trong đó khách quốc tế có lưu trú khoảng 20.000 lượt khách. Tổng thu từ khách du lịch đến năm 2025 đạt khoảng 860 tỷ đồng; năm 2030 đạt khoảng 2.000 tỷ đồng.