对标当前世界一流水平和航天强国要求，中国航天运输系统技术主要存在以下差距和不足，面临着诸多挑战。
（1）在一次性运载火箭方面，主战场运载火箭型谱偏多、模块化程度不够、运载效率偏低、使用维护性有待提升，同时中国运载火箭最大运载能力距离百吨级进入空间需求还有较大缺口，急待发展重型火箭，以支撑中国空间战略目标的实现和高质量、可持续发展。
（2）在空间转移运载器方面，中国轨道转移运载器存在在轨时间短、结构效率低、任务适应差、变轨机动能力不足、型谱不完整等问题，需要开展顶层规划与持续发展。
（3）在重复使用航天运载器方面，中国仍处于关键技术攻关及验证阶段，尚未实现工程上的突破，组合动力重复使用运载器尚处于概念与关键技术的研究阶段。