由于双边合作有易操作、效率高的特点，到目前为止，上合组织框架内国家之间的能源合作主要为双边合作。双边合作既有政府之间签署合作协议，亦有企业之间共同进行能源勘探、开发、生产、运输和贸易形式等，合作在很大程度上开展，主要表现为：石油提炼方面，限于自身原油加工能力，一些国家必须与俄罗斯进行双边能源加工合作;天然气方面，限于自身天然气开采能力，一些国家必须依靠中亚其他国家的天然气进口补充;油田开发及其他方面，限于自身勘探和开发能力，一些国家必须与俄罗斯等其他国家合作;油气管道方面，中亚地区管线布控不合理，各国在油气管道建设方面加强合作。
上合组织成员国拥有大量的能源资源，但各国之间分布不均。因为基础设施不足，开采、运输成本高，中亚区域国所处地区的能源开发费用超过了俄罗斯。俄罗斯、中亚各国缺乏充足的资金投资能源工业，而同在上合组织的中国在一定程度上可以提供帮助。这种能源资源及资金方面存在的巨大的差异性和互补性，为各国在追求国家发展目标的同时开展区域多边合作提供了广阔空间。到目前为止，中亚地区多边能源合作有几种形式：一为建立固定机构，讨论和协商能源发展事项;二为举办一些论坛，为能源合作创造机会;三为在一个国家推动之下，由几个国家联合成立某种能源合作机制;四为各国企业共同开发能源，在上、中、下游进行合作。
上合组织成员国以组织为平台共同构建了能源合作的愿望，找到了合作的契机以及解决合作中遇到和可能遇到的办法，努力做到思想上的统一，如上合组织政府首脑会议通过的多边经贸合作纲要和落实措施计划两份文件强调了能源领域合作的重要性和重要发展方向。尽管如此，该地区能源合作前景依然具有一定的不确定性：世界主要能源进口国对环里海地区能源资源的争夺激烈，各大国在该地区的地缘战略博弈日益加剧;美国等西方公司控制着该地区陆上和里海大陆架的大部分富油区块，俄罗斯垄断着该地区的油气外运管网，并越来越频繁地运用能源武器谋取能源以外的利益;该地区一些国家政局存在不稳隐患;一些国家国内体制中存在着不利于合作的问题，如法律环境的落后(主要指油气法规、对外合作和环保方面的法规不完善，法律稳定性、完备性、统一性的欠缺，以及法律执行的非公正性等等)。
随着全球国际政治经济和该地区区域经济一体化的发展，上合组织框架内的多边或双边合作不断地被赋予新的内容以及新的内动力。如2008年的金融危机也许会让俄罗斯等国重新思考经济增长的原动力问题，对于油气价格的敏感度过高使得其经济甚为脆弱，而上海合作组织内部经济体多元化，如能实现某种程度的能源与经济一体化，则这种脆弱的局面便能够得到改观。金融危机是经济领域发生的事件，但是它产生的政治力量的改变却是我们所需要考虑和关注的，金融危机后各成员国对上海合作组织内部多边能源合作的进程也产生了微妙的影响。无论如何，上合组织成员国将会越来越注重加强各种方式的能源合作，以获取双赢或多赢的福利效益。
