2001年6月14日至15日，“上海五国”成员国元首在上海举行第六次会晤，乌兹别克斯坦以完全平等成员的身份加入“上海五国”。15日，6国元首举行首次会晤，并签署了《上海合作组织成立宣言》，该文件宣布，为更有效地共同利用机遇和应对新挑战与威胁，提升相互合作层次和水平，六国决定在“上海五国”机制基础上成立上海合作组织。六国元首还签署了《打击恐怖主义、分裂主义和极端主义上海公约》，为联合打击“三股势力”奠定了法律基础。
2002年6月，上海合作组织在俄罗斯的圣彼得堡举行峰会，六国元首签署了《上海合作组织宪章》、《关于地区反恐怖机构的协定》和《上海合作组织成员国元首宣言》三份重要法律、政治文件。《上海合作组织宪章》的签署，对上海合作组织宗旨原则、组织结构、运作形式、合作方向及对外交往等原则作了明确阐述，标志着新组织从国际法意义上得以真正建立，为该组织未来的发展奠定了稳固
的法律基础。根据《上海合作组织宪章》和《上海合作组织成立宣言》，上海合作组织的主要宗旨是：加强成员国之间的相互信任与睦邻友好；发展成员国在政治、经贸、科技、文化、教育、能源、交通、环保等领域的有效合作；共同维护地区和平、安全与稳定，推动建立民主、公正、合理的国际政治经济新秩序。
2001年6月15日,上海合作组织首次元首会议在上海举行上海合作组织遵循以下基本原则：恪守《联合国宪章》的宗旨和原则；相互尊重独立、主权和领土完整，互不干涉内政，互不使用或威胁使用武力；所有成员国一律平等；通过相互协商解决所有问题；不结盟、不针对其他国家和组织；对外开放，愿与其他国家及有关国际和地区组织开展各种形式的对话、交流与合作。上海合作组织积极倡导并实践以相互信任、裁军与合作安全为内涵的新型安全观，以结伴而不结盟为核心的新型国家关系，以大小国家共同倡导、互利协作为特征的新型区域合作模式，并在发展过程中逐渐形成了以“互信、互利、平等、协商，尊重多样文明，谋求共同发展”为基本内容的“上海精神”。
元首在莫斯科举行第三次会晤2002年10月10日至11日，中国与吉尔吉斯共和国联合反恐军事演习在两国边境地区成功举行。这是上海合作组织框架内中吉两国首次举行的双边联合军事演习，也是中国军队第一次与外国军队联合举行实兵演习。
2003年5月29日，上海合作组织成员国元首在莫斯科举行第三次会晤，并发表《上海合作组织成员国元首宣言》。其间，成员国的国防部长举行会晤并签署备忘录，决定分别在北京和吉尔吉斯斯坦首都比什凯克设立秘书处和反恐中心，于2004年1月1日前正式运转。同年8月，上海合作组织成员国武装力量联合反恐军事演习在哈萨克斯坦东部边境地区的乌恰拉尔市举行。中、哈、吉、俄、塔5国武装力量1000余人参加演习。这是上海合作组织框架内首次举行的多边联合反恐军事演习。
2004年6月17日，上海合作组织塔什干峰会在乌兹别克斯坦首都塔什干召开，这是六个成员国元首和阿富汗过渡政府总统卡尔扎伊合影。2001年9月14日，上海合作组织成员国总理在阿拉木图举行首次会晤。六国总理在会晤中一致决定启动六国多边经贸合作进程，签署了《“上海合作组织”成员国政府间关于开展区域经济合作的基本目标和方向及启动贸易和投资便利化进程的备忘录》；宣布正式建立上海合作组织框架内的总理定期会晤机制，并发表了《“上海合作组织”成员国政府总理第一次会晤新闻公报》。
2003年9月23日，上海合作组织成员国总理第二次会晤在北京举行，会晤中，六国总理着重讨论了上海合作组织经贸合作问题，还就组织内部建设等问题交换了意见。会晤结束时，六国总理签署了《上海合作组织成员国多边经贸合作纲要》、《关于技术性启动上海合作组织常设机构的备忘录》、《上海合作组织成员国总理会晤联合公报》等六个文件。
2004年6月17日，上海合作组织峰会在乌兹别克斯坦首都塔什干举行。胡锦涛主席发表了题为《加强务实合作共谋和平发展》的重要讲话。成员国签署了《上海合作组织成员国元首塔什干宣言》。
2004年9月23日，上海合作组织成员国总理第三次会议在吉尔吉斯斯坦首都比什凯克举行。各国领导人着重就进一步发展上海合作组织成员国在安全、经贸、人文和环保等领域多边合作进行了讨论。会议发表了联合公报，并通过了《关于〈上海合作组织成员国多边经贸合作纲要〉落实措施计划》等9个决议。
2005年7月5日，上海合作组织第五次元首会晤在哈萨克斯坦首都阿斯塔纳举行，胡锦涛主席出席峰会并发表重要讲话。六个成员国元首就深化地区安全合作、经济合作等协调立场，作出具体部署，并就重大国际及地区问题交换了意见。六国元首签署了《上海合作组织成员国元首宣言》等重要文件，决定给予巴基斯坦、伊朗、印度观察员地位，决定继续采取一系列加强团结、合作反恐、发展经济的具体步骤。
