分子メモリスタを用いたニューロモーフィックシステムの実現には、いくつかの課題が残されています。まず、現在の技術では、メモリスタのスケーラビリティが問題となります。大規模なクロスバーアレイを構築する際に、各メモリスタの特性のばらつきが全体の性能に影響を与える可能性があります。次に、動作速度の向上も重要な課題です。現在の分子メモリスタは、従来のデジタルコンピュータに比べて遅延が大きいため、リアルタイム処理が求められるアプリケーションには適さない場合があります。また、耐久性や信号対雑音比（SNR）の向上も必要です。これらの課題を克服するためには、材料科学やデバイス設計のさらなる研究が求められます。