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工业实时操作系统应用日益广泛和深入，系统规模及复杂度显著增加，这为系统灵活性、可靠性、可维护性及硬件要求等各方面带来了挑战，要求工业实时操作系统以更精简的结构实现更多功能的集合。同时，用户对工业实时操作系统的可裁剪性需求更加明显，通过构件的“即插即用”，实现基于硬件环境和应用环境的灵活裁剪和配置，从而降低硬件开销，提升系统运行效率及可靠性。工业实时操作系统轻量化灵活部署的实现离不开对强开放性的支持，RTLinux、μClinux等基于Linux内核开发的嵌入式实时操作系统具有开放源代码优势，可利用Linux先进的微内核体系，实现层次结构的灵活裁剪和便利的系统调试，同时Linux生态积累了丰富的资源，对应用程序开发的支持性较强，因而基于Linux的实时操作系统迅速发展，逐渐对传统嵌入式实时操作系统形成有力竞争。
随着计算机技术的不断发展，主流的处理器架构已经从单核处理器过渡到多核处理器 [31] ，基于多核的硬件平台正迅速发展和广泛应用。多核系统中多个运算核心独立运行，每个核心上的任务以共享的方式使用缓存、内存等系统资源，相比同样使用了并行任务计算模式的多处理器系统，共享部件可以提高硬件模块的利用效率，减少硬件数量。这种片上资源的互联提高了计算核心间的通信效率 [32] ，也对实时操作系统资源的使用和分配带来了更多挑战。伴随这种技术趋势，嵌入式工业实时操作系统的虚拟化进程正在加速，通过采用虚拟化技术对不同子系统的功能进行隔离，从而允许多个嵌入式系统在单个硬件之上的系统管理程序中运行。此外，在工业互联网等场景的应用推动了工业实时操作系统向云化发展，如将工业控制中对时间敏感的控制过程放至云端、对边缘端进行集中管理，让控制过程之间的交互与合作更加便利，降低了系统成本，具有较高的应用价值。
嵌入式工业实时操作系统开发过程中的一大难点是代码可重用性差，实时操作系统升级替代过程中涉及大量现有软件的移植甚至重新开发，已有的工作成果得不到充分利用，造成资源的严重浪费，因此相关标准化工作越来越引起重视。操作系统相关应用的快速发展同样对系统的自身性能提出了更高要求，单一处理器芯片的计算机系统已不能很好地满足复杂实时应用系统的需求 [33] 。基于X86、ARM、MIPS、C-SKY、PPC、RISC-V架构的不同硬件平台，以及龙芯处理器、飞腾处理器等国产硬件将更加广泛应用，而工业实时操作系统也将更加注重跨平台兼容性，以改善嵌入式软件复用能力，提高系统的可移植性、可扩展性。同时，随着互联网技术的快速发展，工业实时操作系统将更加易于移植和联网，基于配备的标准网络通信接口，提供TCP、UDP等协议支持，以及统一的MAC访问层接口，以便连接各种移动计算设备。