尽管在第一个十年了取得令人瞩目的成就，上海合作组织在今后十年里仍然面临严峻的挑战，这主要表现在以下几个方面。
与中东动荡地区相似，中亚各国也存在精英内斗、各地区和不同族群之间矛盾尖锐、贫富差距扩大、贪污腐败、高失业率等现象。因此，如果若干成员国国内的矛盾和冲突爆发，将对上合组织在维护中亚和平发展、特别是成员国内部稳定方面的作用形成挑战。
阿富汗冲突、巴基斯坦动荡和中东乱局的扩散效应导致中亚“三股势力”进入新一轮活跃期，美国、北约从阿富汗撤军及在中亚驻军的前景均具有不确定性，同时非传统安全威胁上升，制毒贩毒、武器走私、非法移民等跨国犯罪问题更趋严重，使上合组织的安全、反恐合作面临新挑战。
逐步走出金融危机的中亚经济正在调整恢复，将进入一个新的发展阶段。美国，欧洲，日本，印度等南亚国家，土耳其、伊朗、沙特等中东国家都在积极拓展与中亚的经济贸易合作，同时俄白哈关税同盟开始运作，俄罗斯力推前苏联地区形成统一经济空间。所有这些，必然对长期滞后于政治、安全合作的上合组织的经济合作形成挑战和压力。
伊斯兰极端主义和“颜色革命”思潮的泛滥和渗透，特别是通过互联网进行的大范围传播，直接冲击上合组织大力弘扬的“丝绸之路”精神，并对上合组织框架内教育、卫生、文艺、科技、体育、学术等领域的人文交流与合作形成重大挑战。
由于苏联时期遗留下来的历史积怨、水资源分配等方面问题，以及独立后20年来积累的贸易纠纷、非法务工和债务等方面问题，中亚国家之间的矛盾可能出现激化的趋势，甚至可能在一定条件下演变为恶性冲突，使上合组织的凝聚力和成员国之间的团结面临直接挑战。
挑战和机遇总是共存的，在应对挑战的同时，上海合作组织也面临着一系列重要的发展机遇。
近两年来吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、哈萨克斯坦等成员国的国内骚乱或恐怖暴力事件、阿富汗冲突的扩散效应和近期中东动荡的蔓延使上合组织各国更加深刻地认识到维护国内和地区稳定的重要性，从而使上合组织具备了建立更加完善的安全合作体系的共识和条件。
中亚-中国、俄罗斯-中国能源管道的陆续开通使上合组织能源合作从双边向多边发展，上合组织应对危机的经济金融合作措施逐渐常态化，一系列经济合作项目陆续启动，俄罗斯在扩大本币结算、建立专门账户和开发银行等方面的态度趋向积极，表明上合组织框架内加强经济合作、金融合作的新机遇已经出现。
观察员条例、对话伙伴关系条例、接收新成员条例等一系列文件的通过和实施，与联合国等国际组织的合作稳步推进，为上合组织进一步扩大组织、拓展对外联系和加强国际合作奠定了坚实的法律和制度基础。
近期在文化、卫生、教育、学术研究、旅游、体育、救灾、青少年交流等领域合作取得的成绩，显示上合组织的人文合作潜力巨大，已具有进一步深入发展的良好氛围。
中国实施国民经济和社会发展第十二个五年计划，俄罗斯等其他上合组织国家也都积极实施新的发展计划。这为上合组织提供了与这些国家加强互利合作的极好机遇，会带动这些国家加大对上合组织的政策和资金投入，进一步扩大上合各国利益的汇合点，从而推动上合各国的共同进步和本地区的共同发展。
在第二个十年的开局之年召开的上合组织北京峰会，批准了《上海合作组织中期发展战略规划》等一系列重要文件，使上合组织能全方位应对挑战，抓住机遇促发展，进一步推动上合组织安全、经济、人文等领域合作深入发展, 以构建持久和平、共同繁荣的和谐地区。