上海合作组织成员国总理会议（又称上海合作组织成员国政府首脑理事会）的地位仅次于国家元首理事会。总理会议每年举行一次，也可以根据规定召开非例行会议。总理会议的职能在于贯彻和落实成员国元首理事会的精神和决议；研究本组织框架内发展多边合作的战略、前景和优先方向；解决在宪章确定的现实领域，特别是经济领域发展合作的原则问题，包括在本组织框架内缔结相关政府间多边条约和档案。

自2001年以来，上海合作组织成员国总理共举行了九次会议。会议先后通过并签署了《上海合作组织成员国多边经贸合作纲要》《〈上海合作组织成员国多边经贸合作纲要〉落实措施计画》等多项指导性档案；确定了组织框架内经济合作的优先方向；批准成立了银行联合体、实业家委员会等。

2001年9月14日，上海合作组织成员国总理在哈萨克斯坦的阿拉木图举行首次会议。六国总理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第二次会议在中国首都北京举行。会议期间，六国总理着重讨论了上海合作组织经贸合作问题，并就组织内部建设等问题交换了意见。在这次会议上，六国总理还签署了《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》等六个档案。

2004年9月23日， 上海合作组织成员国第三次会议在吉尔吉斯斯坦首都比什凯克举行。与会领导人一致强调，恐怖主义、分裂主义、极端主义“三股势力”仍是本地区安全与稳定的主要威胁，要通过多边和双边合作坚决打击。与会各方重申，推进区域经济合作是上海合作组织工作的另一个重点，合作重点应放在能源、交通、电信和农业项目上。会议批准的多边经贸合作纲要落实措施计画涉及11个领域的127个项目。

2005年10月26日， 上海合作组织成员国第四次会议在俄罗斯首都莫斯科举行。与会领导人同意加强在基础设施建设、能源、通信、资金以及文化、科技、旅游等领域的合作，同时继续加大对“三股势力”的打击力度。会议发表了《上海合作组织成员国政府首脑（总理）理事会会议联合公报》，并签署了《上海合作组织成员国政府间救灾互助协定》、《上海合作组织银行间合作（联合体）协定》和《上海合作组织实业家委员会理事会首次会议纪要》等档案。

2006年9月15日， 上海合作组织成员国第五次会议在塔吉克斯坦首都杜尚别举行。六国总理结契约年6月15日上海峰会达成的共识，研究了本组织成员国经济合作的优先方向，提出了六国在经贸、科技、社会、文化和其他领域合作的一系列具体措施。会后，成员国代表团团长签署了《上海合作组织成员国政府首脑（总理）理事会会议联合公报》。温家宝总理在会议大範围会谈上发表讲话 。

2007年11月2日，上海合作组织成员国第六次会议在乌兹别克斯坦首都塔什乾举行。与会领导人一致强调，深化和扩大务实合作、实现共同发展以及构建和谐地区是成员国的共同愿望和目标，也是上海合作组织不断发展的关键所在。各国总理就加强贸易、投资、交通、能源、电信、海关及人文等领域合作深入交换了意见，并在完善贸易投资环境、推动实施网路性项目和拓宽融资渠道等方面达成多项共识。成员国代表团团长签署了联合公报等档案，会议还签署了《上海合作组织成员国政府海关合作和互助协定》。温家宝总理在会上发表重要讲话。

2008年10月30日，上海合作组织成员国第七次会议在哈萨克斯坦首都阿斯塔纳举行。与会领导人就各方关心的涉及本组织发展问题交换了意见。温家宝总理在发言中阐述了中方对有关政治、经贸、人文合作问题的意见和建议。会后，成员国代表团团长签署了联合公报。

2009年10月14日，上海合作组织成员国第八次会议在北京举行。温家宝总理主持会议。这次会议是2009年下半年上海合作组织最重要的活动，也是中国继2003年后第二次承办上海合作组织总理会议。来自上合组织其他成员国哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、俄罗斯、塔吉克斯坦、乌兹别克斯坦的领导人以及观察员国印度、伊朗、蒙古国、巴基斯坦的领导人或代表，东道国客人阿富汗领导人等出席会议。会议取得突出成果，会议发表了《上海合作组织成员国政府首脑（总理）理事会会议联合公报》。

2010年11月25日，上海合作组织成员国第九次会议在塔吉克斯坦首都杜尚别举行。温家宝总理出席并发表讲话。各国领导人积极评价上合组织一年来取得的成果，一致同意加大打击“三股势力”力度，切实维护本地区的安全与稳定；加强经济政策协调，促进贸易投资便利化，加快实施经济技术合作项目；深化救灾、教育、文化等领域合作，促进本地区可持续发展。会后，成员国总理签署了《上海合作组织成员国政府首脑（总理）理事会会议联合公报》等档案。

2011年，上海合作组织成员国第十次总理会议将在俄罗斯举行。

2011年11月6日，国务院总理温家宝当地时间6日下午乘专机抵达俄罗斯第二大城市圣彼得堡，参加将在这里举行的上海合作组织成员国政府首脑（总理）理事会第十次会议。俄罗斯政府高级官员和中国驻俄罗斯大使李辉等到机场迎接。

温家宝抵达圣彼得堡

温总理在专机上表示，这次会议的任务就是凝聚共识，为今后十年发展打基础。目前，上合组织发展有一些有利条件，也面临一些挑战。他说，在此次会议上，中方将阐明上合组织在新形势下不断发展的政策主张，推动成员国在包括基础设施建设在内的多个领域深化务实合作。

2015年12月14日至15日，上海合作组织成员国政府首脑（总理）理事会第十四次会议在河南郑州举行。

14日晚，国务院总理李克强在河南郑州为来华出席上海合作组织成员国政府首脑（总理）理事会第十四次会议的各国领导人举行欢迎宴会。在致辞中李克强指出，上合组织成员国、观察员国领导人、有关国际组织和机构负责人来华出席此次会议，展示了上合组织在国际上与日俱增的影响力，诠释了上合组织“大家庭”的深厚友谊和良好氛围。在全球经济复甦乏力、不少国家都面临经济下行压力的背景下，中方期待此次会议推动各国发展战略更好衔接，深入推进国际产能合作，促进各国就共同关心的国际和地区问题深入交换意见。

15日上午，在郑州国际会展中心主持上合总理会大範围会谈时，李克强总理提出，上合组织重点打造六大合作平台，即筑牢安全合作平台、搭建产能合作平台、加快建设互联互通合作平台、创新金融合作平台、构建区域贸易合作平台、打造社会民生合作平台。