Bên cạnh những thành công nói trên, sự phát triển của quan hệ Nga - Trung trong hiện tại và tương lai cũng phải đối mặt với những khó khăn không nhỏ, bao gồm những tồn tại và thách thức từ bên ngoài.
Để thúc đẩy quan hệ đầu tư và thương mại song phương, Nga cần phải phát triển mạnh hơn nữa cơ sở hạ tầng giao thông vận tải; đặc biệt nâng cấp các cửa khẩu quan trọng Zabaikalsk và Grodekovo; tốc độ triển khai thỏa thuận xây dựng chiếc cầu Nizhneleninskoe-Tongjiang qua sông Amur, được hai nước ký năm 2007, quá chậm. Một số lĩnh vực công nghiệp của Nga không thể cạnh tranh được với Trung Quốc. Trong khi đó, các khu vực của Trung Quốc quyết tâm tận dụng cơ hội mới sau khi Nga tham gia WTO.
Mặc dù xuất khẩu dầu thô và gỗ sang thị trường Trung Quốc có khả năng tiếp tục tạo ra lợi nhuận nhanh chóng cho Chính phủ và các công ty tư nhân Nga, nhưng tăng cường nhập khẩu hàng công nghiệp từ Trung Quốc trên cơ sở các điều khoản của WTO có thể gây một số thiệt hại nhạy cảm cho các ngành công nghiệp Nga. Trong khi đó, theo số liệu của Bộ Phát triển kinh tế Nga thì trong những năm gần đây hơn 70% giá trị xuất khẩu tài nguyên của Nga sang Trung Quốc. Còn tỷ phần máy móc các thiết bị chỉ chiếm 5%. Về phía Trung Quốc, một nửa khối lượng xuất khẩu Trung Quốc sang Nga là sản phẩm chế tạo máy.
Trong hợp tác năng lượng, khi nhu cầu năng lượng của Trung Quốc không ngừng tăng cao, Nga lại sử dụng vấn đề xuất khẩu năng lượng như một lá bài với Trung Quốc khiến Trung Quốc không thoả mãn. Sự không thoả mãn cơn
khát năng lượng đã buộc Trung Quốc phải tìm hướng đa phương hoá nguồn nhập khẩu năng lượng của mình sang Trung Á, châu Phi và các nước Mỹ La Tinh. Tuy nhiên, vấn đề mới nảy sinh tạo mâu thuẫn mới trong quan hệ Nga - Trung lại là khi Trung Quốc hướng sang thị trường Trung Á - vốn là thị trường truyền thống của Nga - đã dẫn đến sự va chạm lợi ích giữa Nga và Trung Quốc.
Hơn nữa, bất chấp mối quan hệ nhiều mặt ngày càng tăng cường giữa Mátxcơva và Bắc Kinh, hai bên vẫn chưa ký được hiệp định về việc Nga cung cấp khí đốt cho Trung Quốc. Trở ngại chính vẫn là giá cả. Nga muốn Trung Quốc trả giá bằng các khách hàng châu Âu (400 USD/1.000 m3 khí đốt), song Trung Quốc chỉ muốn trả gần với mức của các nhà cung cấp khí đốt Trung Á như Turkmenistan (250 USD/1.000 m3). Do vậy, các cuộc thương lượng vẫn rơi vào bế tắc.
Thêm vào đó, đánh giá về một trong những động lực thúc đẩy Nga tăng cường hợp tác với Trung Quốc là sức mạnh kinh tế của quốc gia hơn 1 tỷ dân này, một số chuyên gia cho rằng tình hình kinh tế của Trung Quốc thật ra cũng không hoàn toàn sáng sủa, có nhiều khả năng rủi ro. Cuộc khủng hoảng nợ tại châu Âu và các biện pháp của Mỹ giới hạn hàng nhập từ Trung Quốc đã tác động tiêu cực đến ngành xuất khẩu của nước này, khiến tốc độ tăng trưởng giảm xuống dưới ngưỡng 8%.