２００１年６月１４日至１５日，“上海五國”成員國元首在上海舉行第六次會晤，烏茲別克以完全平等成員的身份加入“上海五國”。１５日，６國元首舉行首次會晤，並簽署了《上海合作組織成立宣言》，該文件宣佈，為更有效地共同利用機遇和應對新挑戰與威脅，提升相互合作層次和水準，六國決定在“上海五國”機制基礎上成立上海合作組織。六國元首還簽署了《打擊恐怖主義、分裂主義和極端主義上海公約》，為聯合打擊“三股勢力”奠定了法律基礎。

２００２年６月，上海合作組織在俄羅斯的聖彼得堡舉行峰會，六國元首簽署了《上海合作組織憲章》、《關於地區反恐怖機構的協定》和《上海合作組織成員國元首宣言》三份重要法律、政治文件。《上海合作組織憲章》的簽署，對上海合作組織宗旨原則、組織結構、運作形式、 合作方向及對外交往等原則作了明確闡述，標誌著新組織從國際法意義上得以真正建立，為該組織未來的發展奠定了穩固的法律基礎。 根據《上海合作組織憲章》和《上海合作組織成立宣言》，上海合作組織的主要宗旨是： 加強成員國之間的相互信任與睦鄰友好；發展成員國在政治、經貿、科技、文化、教育、能源、交通、環保等領域的有效合作； 共同維護地區和平、安全與穩定，推動建立民主、公正、合理的國際政治經濟新秩序。 

上海合作組織遵循以下基本原則：恪守《聯合國憲章》的宗旨和原則；相互尊重獨立、主權和領土完整，互不干涉內政，互不使用或威脅使用武力；所有成員國一律平等；通過相互協商解決所有問題；不結盟、不針對其他國家和組織；對外開放，願與其他國家及有關國際和地區組織開展各種形式的對話、交流與合作。上海合作組織積極倡導並實踐以相互信任、裁軍與合作安全為內涵的新型安全觀，以結伴而不結盟為核心的新型國家關係，以大小國家共同倡導、互利協作為特徵的新型區域合作模式，並在發展過程中逐漸形成了以“互信、互利、平等、協商，尊重多樣文明，謀求共同發展”為基本內容的“上海精神”。

    ２００２年１０月１０日至１１日，中國與吉爾吉斯共和國聯合反恐軍事演習在兩國邊境地區成功舉行。這是上海合作組織框架內中吉兩國首次舉行的雙邊聯合軍事演習，也是中國軍隊第一次與外國軍隊聯合舉行實兵演習。

    ２００３年５月２９日，上海合作組織成員國元首在莫斯科舉行第三次會晤，併發表《上海合作組織成員國元首宣言》。其間，成員國的國防部長舉行會晤並簽署備忘錄，決定分別在北京 和吉爾吉斯斯坦首都比什凱克設立秘書處和反恐中心，于２００４年１月１日前正式運轉。同年８月，上海合作組織成員國武裝力量聯合反恐軍事演習在哈薩克東部邊境地區的烏恰拉爾市舉行。 中、哈、吉、俄、塔５國武裝力量１０００余人參加演習。這是上海合作組織框架內首次舉行的多邊聯合反恐軍事演習。

2004年6月17日，上海合作組織塔什幹峰會在烏茲別克首都塔什幹召開，這是六個成員國元首和阿富汗過渡政府總統卡爾扎伊合影。

    ２００１年９月１４日，上海合作組織成員國總理在阿拉木圖舉行首次會晤。六國總理在會晤中一致決定啟動六國多邊經貿合作進程，簽署了《“上海合作組織”成員國政府間關於開展區域經濟合作的基本目標和方向及啟動貿易和投資便利化進程的備忘錄》；宣佈正式建立上海合作組織框架內的總理定期會晤機制，併發表了《“上海合作組織”成員國政府總理第一次會晤新聞公報》。

    ２００３年９月２３日，上海合作組織成員國總理第二次會晤在北京舉行，會晤中，六國總理著重討論了上海合作組織經貿合作問題，還就組織內部建設等問題交換了意見。會晤結束時，六國總理簽署了《上海合作組織成員國多邊經貿合作綱要》、《關於技術性啟動上海合作組織常設機構的備忘錄》、《上海合作組織成員國總理會晤聯合公報》等六個文件。

    ２００４年６月１７日，上海合作組織峰會在烏茲別克首都塔什幹舉行。胡錦濤主席發表了題為《加強務實合作 共謀和平發展》的重要講話。成員國簽署了《上海合作組織成員國元首塔什幹宣言》。