Embora a infraestrutura de NFV seja uma inovação agradável ao cenário de telecomunicações, de nada ela adiantará se o serviço fornecido através dessa abstração se mostrar inferior ao uso de hardware proprietário com implantação mais lenta, porém mais segura. Para que NFV possa competir com a estrutura atual de serviços de rede, ela deve funcionar de maneira semelhante em termos de performance, segurança e outros, se não melhor que essa estrutura vigente, de forma que o cliente final não perceba mudanças no funcionamento, ou até se surpreenda com a melhora que essa implementação traria aos serviços de rede; alguns desafios que a implementação de NFV enfrentará são:

• Performance: O principal benefício de se usar NFV, que é utilizar hardware comum programável para criar funções de rede virtuais, reduzindo a importância de dispositivos proprietários no cenário de telecomunicações, vem também com seu desafio: como tais dispositivos comuns (i.e.: PCs) não foram construídos exatamente com a função de criar, gerenciar e executar funções de rede, seu desempenho em relação aos dispositivos construídos com esse objetivo em mente é menor. O primeiro desafio/requisito de uma rede baseada que usa NFV é reduzir a piora na performance, se não for possível manter, da execução de tais funções de rede no cluster de máquinas virtuais.
• Heterogeneidade: O pilar principal da ideia de virtualizar funções de rede e se separar da homogeneidade de soluções proprietárias, que impedem a inovação constante proporcionada por software livre e dificultam a interoperabilidade entre dispositivos de companhias diferentes. Portanto, toda plataforma NFV deve ser um ambiente aberto capaz de utilizar VNFs de diferentes fornecedores, deixando a escolha para as empresas de telecomunicações sobre qual fornecedor e quais funcionalidades escolher para seu serviço.
• Gerenciamento e Estabilidade: Utilizando a flexibilidade característica de uma infraestrutura NFV, o ambiente deve ser capaz de instanciar VNFs no lugar certo e na hora certa, além de alocar recursos necessários e suficientes, levando em conta a demanda atual presente sobre os diferentes tipos de função de rede. Outro requisito para garantir a estabilidade do serviço de NFV é poder reconfigurar ou reativar VNFs caso elas falhem, podendo até estabelecer redundância de VNFs, como uma forma de dividir a carga de processamento entre estas VNFs redundantes e reduzir a probabilidade de uma cadeia de funções falhar, reiniciando tarefas em outras VNFs caso uma delas falhe.
• Retrocompatibilidade: Adaptar um serviço fornecido por empresas de telecomunicação para usar ambientes de rede virtualizados leva tempo, então o ambiente NFV deve ser capaz de trabalhar em conjunto com o hardware proprietário nos estágios de transição de uma tecnologia para a outra.
• Segurança: Esse é um dos maiores desafios para manter NFV uma tecnologia possível de ser aplicada: é difícil manter o ambiente seguro sabendo que as VNFs podem vir de fornecedores diferentes, gerando instabilidade e possíveis brechas de segurança; que elas podem ser usadas por companhias terceiras; além dos recursos de rede e armazenamento compartilhados, assim uma brecha pode levar à invasão total do sistema. Para isso, cada VNF deve ser protegida em relação a outras, assim uma falha pontual não se tornaria geral.
• Escalabilidade: Considerando a grandiosidade das redes atuais, é necessário que o sistema consiga garantir uma performance aceitável para um grande número de usuários. Tal escalabilidade só será atingida com a automação de seus processos.
• Simplicidade: É necessário garantir que futuras plataformas NFV sejam mais simples de se operar que as atuais, que contam com uma complexo grupo de plataformas de rede e sistemas de suporte, se mostrando uma dificuldade para implantação de redes NFV.