Området har valts ut av regeringen för att vara värd för £5m Great Exhibition of the North 2018.
Det valdes över tre andra nominerade budgivare - Sheffield, Bradford och Blackpool.
Före detta förbundskansler George Osborne kom på idén som en del av sitt norra Powerhouse-paket.
Kulturminister Karen Bradley sa att hon vanns av Newcastle och Gatesheads "ambition", inklusive arrangörernas uppskattning att utställningen kommer att locka tre miljoner människor.
Av Will Gompertz, konstredaktör
Det enda potentiella problemet jag kan se i detta skede med den stora utställningen i norr är titeln. Det sätter höga förväntningar, eller hur? Vad med dess ekon av The Great Exhibition (1851), som var en världsmässa och därför ganska annorlunda.
Där fanns också den berömda utställningen Art Treasures of Great Britain, som hölls i Manchester 1857. Det var en storslagen show om det någonsin fanns en, med cirka 1,3 miljoner besökare kommer att ta en titt på de 16.000 konstverk som visas. Det pågick i drygt fem månader.
Teamet bakom Newcastle-Gateshead budet hoppas kunna locka tre miljoner människor på två månader till deras multi-site showcase av norra Englands samtida konst- och företagarscen.
Det är ett ambitiöst mål. Jag hoppas att det, tillsammans med den hyperboliska titeln, inte överväldigar evenemangets programmerare och leder dem längs Millennium Dome-liknande vägen av värdiga men tråkiga kvasi-pedagogiska installationer.
Det skulle och skulle kunna vara en fantastisk show, lämnar besökarna att dra slutsatsen för sig själva att det var en stor (med en liten G) utställning.
"Den ambitionsnivån utmärkte sig verkligen", berättade hon för BBC News. "Men det betyder inte att det bara är för Newcastle-Gateshead."
Den 77-dagars utställningen kommer att ha det övergripande temat för The Blazing World - The Fires of Invention.
I Newcastle and Gatesheads gemensamma bud sades det: "Inspirerad av nordens trailblazers kommer utställningen att ha flera övergripande teman för alla att svara på, som visar hur nordens uppfinningar fortsätter att förändra vår värld.
– I själva verket kommer vi att knyta ihop konstnärer med forskare och uppfinnare för att arbeta nära tillsammans, skapa nya konstverk och reagera på vår tids stora innovationer. Konsten kommer att möta industrin på kraftfulla och minnesvärda sätt."
Regionen har redan visat att den kan vara värd för stora konstevenemang, med rekordhöga 140.000 personer som besökte Turner Prize-utställningen när den arrangerades på Östersjön 2011.
Men kulturella arenor i både Newcastle och Gateshead har kämpat inför nedskärningar i kommunens finansiering under de senaste åren.
Förutom 5 miljoner pund för utställningen har regeringen lovat 15 miljoner pund för en äldre fond, som kommer att vara öppen för kulturorganisationer över hela norr.
Mrs Bradley sade: "Detta är en utställning för hela norr, och säkerligen genom arvet, vi letar efter bud över hela norra England så att vi verkligen kan visa allt norr har att erbjuda."
Följ oss på Twitter @BBCNewsEnts, på Instagram på bbcnewsents, eller om du har ett storyförslag e-postunderhållning.news@bbc.co.uk.
Newcastle och Gateshead har valts ut för att vara värd för en stor utställning som visar konst, design och innovation från norra England.