Lesen, Mathematik und die Naturwissenschaften bilden den Kern der PISA-Studie. Diese drei Grundkompetenzen sind wichtig für das Lernen und Verstehen an sich, für die strukturierte Lösung von Problemen sowie für die Entwicklung von Kompetenzen, die in allen teilnehmenden Staaten von großer Bedeutung für die gesellschaftliche Teilhabe sind.
Jeder Durchgang der Studie nimmt einen dieser Bereiche mittels einer sogenannten Hauptdomäne intensiver unter die Lupe. In der aktuellen Studie, PISA 2025, war dies die naturwissenschaftliche Kompetenz. Am besten vergleichbar sind deshalb jene Erhebungsrunden, in denen der Schwerpunkt ebenfalls auf den Naturwissenschaften lag, also PISA 2006 und PISA 2015. Auch die Lesekompetenz und die mathematische Kompetenz wurden – als sogenannte Nebendomänen – 2025 wieder erhoben. Als innovativer Bereich, dessen Thema bei jeder PISA-Studie wechselt, kam das selbstregulierte Lernen am Computer, das sogenannte Lernen in der digitalen Welt (LDW), hinzu. Aus diesem Bereich wird die Teilkompetenz Modellbasiertes Problemlösen berichtet. Zusätzlich wurde bei PISA 2025 die Fremdsprachenkompetenz Englisch getestet.
Neben der Untersuchung der Kompetenzen der Schüler*innen wird auch der Kontext des Lernens und Lehrens erhoben. Dazu beantworteten Schüler*innen, Lehrkräfte, Schulleitungen und Eltern Fragebögen. Erfasst wurden bei Schüler*innen zum Beispiel Geschlecht, soziale Herkunft, Einstellungen und Verhaltensweisen, bei ihren Eltern die Kooperation mit der Schule sowie häusliche Unterstützung und Regeln. Lehrkräfte wurden zu ihrer Ausbildung und Erfahrung sowie zu Aspekten der Unterrichtspraxis befragt. Der Fragebogen für Schulleitungen enthielt zum Beispiel Fragen zur Personalsituation an der Schule sowie zu Aspekten der Qualitätssicherung und Zusammenarbeit innerhalb des Kollegiums und mit Eltern.