Die mit der Umsetzung von City-Logistik-Projekten verbundenen ökonomischen und ökologischen Ziele lassen sich nicht immer in der gewünschten Form realisieren. Viele Projekte, die in den 1990er Jahren begonnen wurden, wurden wegen mangelnden Erfolgs eingestellt und nicht weiterverfolgt. In einer Studie des Fraunhofer IIS aus dem Jahr 2013 wurden 38 nicht mehr aktive City-Logistik Projekte unter anderem nach den Abbruchgründen befragt. Hierzu zählen in absteigender Reihenfolge ihrer Nennungen [Wolp13]:

Andere Quellen heben die Bedeutung des Ladungsaufkommens für City-Logistik-Projekte hervor. So tätigen Kooperationen von Sammelgutspediteuren im Durchschnitt nur 20 Prozent der Lkw-Einfahrten in die City-Logistik-Gebiete. Es fehlen insbesondere die Transporte von Kaufhäusern, Filialisten und KEP-Diensten [AlMa03]. Bezogen auf den gesamten städtischen Güterverkehr sind die Reduzierungen deshalb kaum spürbar. Hinzu kommt, dass der Anteil des Güterverkehrs am gesamten Verkehr im Innenstadtbereich nur bei etwa 10 bis 15 Prozent liegt. Das hiervon in die City-Logistik integrierbare Potential liegt bei 2 bis 5 Prozent [Gable00].

Zudem werden die Kosten der Konsolidierung durch die Akteure häufig unterschätzt. City-Logistik-Güter steuern häufig zunächst das Lager des Sammelgutspediteurs an und werden von dort aus in einem weiteren, beim City-Logistiker gebrochenen Transport an den Empfänger weitergeleitet. Dieser Umschlagvorgang kann über 50 Prozent des Ausrolltarifs ausmachen und trägt maßgeblich zur Unrentabilität von City-Logistik-Projekten bei [Stei05]. Infolgedessen weigern sich viele Einzelhändler, die Kosten für die zusätzliche Fahrt vom Hub zum Laden zu übernehmen [Gilli13]. Das bedeutet, dass viele City-Logistik-Projekte der 1990er Jahre primär an der kritischen Masse gescheitert sind, die notwendig ist, um solche Mehrkosten durch Effizienzgewinne auf der letzten Meile auszugleichen.

Im Ergebnis kommt die Studie des Fraunhofer IIS deshalb zu dem Schluss, dass insbesondere ein ausreichend großes Aufkommen an City-Logistik affinen Gütern notwendig ist, um die Bündelungsvorteile von City-Logistik realisieren zu können. Dabei kann eine Anschubfinanzierung helfen. Weitere Maßnahmen zur Überwindung der Herausforderungen von City-Logistik-Projekten werden in der Einsetzung eines neutralen Projektkoordinators und regelmäßigen Meetings der Projektbeteiligten gesehen. Zudem sollte aufgrund der oft geringen Rentabilität von City-Logistik-Projekten über das Anbieten ergänzender Logistikleistungen mit höheren Gewinnmargen nachgedacht werden [Wolp13].

Des Weiteren ist der Erfolg von City-Logistik-Projekten von der Unterstützung des Handels, insbesondere von der Anpassung seines Bestellverhaltens, abhängig. Dafür muss der Handel stärker als bisher für die Problematik städtischer Güterverkehre sensibilisiert werden [AlMa03].
Trotz der Herausforderungen ist die Warenkonsolidierung durch City-Logistik ein effektives Mittel zur Stauverringerung und Verflüssigung des Verkehrs. Denn mit der verringerten Lkw-Tourenanzahl sinken nicht nur die Kosten, die durch Staus verursacht werden, sondern auch die Folgekosten durch Schadstoffemissionen und Lärm [MWIDE16].