经过努力，2001年7月2日，经中国科学院党组批准，新疆生地所进入中国科学院知识创新工程试点单位，开始二期创新。2006年，进入三期创新，在机构设置、研究方向上做了相应调整。

在争取进入知识创新工程试点的过程中，新疆生地所又进一步凝炼了研究所方向和科学目标，提出在面向国家西部大开发对新疆资源开发、生态安全与可持续发展的战略需求目标下，在绿洲生态系统与演化机制、绿洲生态建设与环境治理、资源开发利用与区域发展三大领域，开展前瞻性、战略性和基础性研究，并在三大领域中确定了9个方向；在学科方向上，明确提出“瞄准干旱区研究国际科学发展前沿，围绕绿洲生态学、荒漠环境学和干旱地理学开展原始性科学创新”；在发展目标上，提出“充分发挥地缘优势，强化以任务带学科的建所方向，逐步建成特色鲜明的，在国际干旱区研究领域有重要影响的国内一流研究所。”

在研究方向整合的同时，研究室进行了大幅度的调整。在进入创新试点后，根据重新整合的研究方向和领域，将5个研究室合并为绿洲生态系统、绿洲农业与荒漠环境、资源开发与区域发展3个研究室，并分别以基础研究、开发示范和决策咨询为重点。调整后机构设置与重点领域的吻合，有利于学科目标和研究队伍的凝聚。

在创新三期中，新疆生地所对研究所工作总目标进行了下述调整：面向西部大开发和国家安全的需求，以绿洲生态系统与荒漠环境演变过程及其山盆相互关系研究为基础，进一步强化干旱区资源与环境及区域可持续发展研究。

以极端干旱区、内陆河流域、亚洲中部为重点研究区域，瞄准干旱区资源与环境重大科学问题，发挥我所绿洲生态、荒漠环境、资源开发、区域发展、遥感与GIS的研究优势，深化生物多样性研究，推动绿洲生态学、荒漠环境学和干旱地理学的学科发展与交叉融合，加强关键技术创新和系统集成，强化高层次科技和政策咨询，为国家安全、区域发展提供科学支撑。

进入创新三期，新疆生地所对研究室、站做了进一步调整，明确了“五室一中心三国站一园”的定位。五个研究室：绿洲生态与农业室、荒漠环境室、区域发展室、生物多样性室、空间对地观测与系统模拟室，对应研究所5个研究领域；一中心：国家荒漠—绿洲生态建设工程技术研究中心，统领研究所科技支撑平台；三国站一园：阜康、策勒、阿克苏三个生态系统国家试验站和吐鲁番沙漠植物园，构成研究所主要科学实验基地。这一定位，连同其它5个野外站、2个省部级重点实验室、14个共建研究单元，形成集基础研究、应用研究、科技服务和成果应用为一体的科技布局和学科平台，提升了创新能力，使研究所朝着创新三期的终极目标迈出了实质性的一大步。

至2010年底，研究所在职职工336人，其中离岗退养职工13人；退休职工175人，离休干部6人，合计181人；博士后15人，客座研究员41人，劳动用工人数247人；在学研究生342人，其中博士生142人(国外留学生7人)，硕士生200人。在所人员共计950人(不含离退休人员)。

基于研究所长期研究积累和发展目标，面向新一轮西部开发特别是新疆跨越式发展的科技需求和国际科技前沿，紧密结合中国科学院“创新2020”战略部署，研究所制定了“十二五”发展规划，确定了一个定位、三个重大突破，五个重点培育方向。

(1) 一个定位

围绕干旱区可持续发展重大科技问题，立足新疆，面向中亚，放眼世界干旱区，开展绿洲生态与荒漠环境、矿产资源与生物资源、区域发展与区域合作等方面的基础和应用研究，创立干旱区协调发展理论，实现核心技术重大突破和系统集成，在亚洲中部干旱区资源与环境领域起到不可替代的骨干和引领作用。

(2) 三个重大突破

中亚干旱区千万平方公里生态监测与生态系统管理

新疆新增百亿方水资源的关键技术及应用

新疆百万吨蓖麻油生产基地建设关键技术与示范

(3) 五个重点培育方向

新疆城镇生态建设与工矿区生态修复

干旱区污染修复与废弃物利用

中亚地质成矿与斑岩矿探测

特殊功能基因发掘与新品种培育

新疆自然灾害预警与应急管理