Le PISA a pour objectif de déterminer dans quelle mesure les élèves qui achèvent leur scolarité obligatoire sont prêts à faire face aux défis de la nouvelle société du savoir – ce que le PISA appelle la « littératie ». L’évaluation n’a pas pour objectif de juger du degré de maîtrise des jeunes sur tel ou tel programme scolaire, mais de mesurer leur capacité d’utiliser leurs connaissances et leurs compétences dans des situations tirées du monde réel. Les tests concernent un échantillon d’élèves de 15 ans dans chaque pays, qui effectuent des exercices sur papier permettant de mesurer leurs compétences à l’écrit, en mathématiques et en sciences. Les élèves remplissent aussi des questionnaires sur eux-mêmes, notamment sur ce qu’ils pensent de l’enseignement qu’ils reçoivent et sur leur milieu familial, et les chefs d’établissement remplissent des questionnaires à propos de leur école.