“挑战与未来”展厅位于主展厅四层，包括A、B、C、D四个展厅，主要展示人类面临的重大问题与挑战，展示科技创新对可持续发展的贡献，展示人类对未来生活的畅想。依据“挑战——解决方案——未来”的线索，以全球面临的重大挑战引发人们对可持续发展的关注，以影响人类社会发展进程的重要领域中的科技创新与应用反映人类面对挑战的各种努力，激励公众积极应对挑战、共创和谐未来。

A、B两厅设有基因生命、海洋开发、太空探索三个展区，向观众介绍了基因工程、海洋及海洋资源的开发利用以及太空探索等方面的科技成就。

C厅设有走近能源、协同并举、高效生产、绿色生活、未来之路五个展区，让公众认识能源与人类社会和生态环境的关系，了解能源生产和利用的科技创新成果，理解能源绿色低碳、智慧高效的发展方向，树立简约适度、绿色低碳的生活理念。

D厅设有宇宙奇迹、穹顶之护、万物之润、众生之基、和谐之路五个展区，让观众在探究体验中，探索地球奥秘、了解环境变化、领略科学精神，思考如何从我做起，积极投入到蓝天、碧水、净土、生态保护的行动中，呵护唯一家园，共创美好未来！