PISA wurde von der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) ins Leben gerufen, um die Lese-, Mathematik- und Naturwissenschaftskenntnisse und -kompetenzen 15-jähriger Schülerinnen und Schüler zu evaluieren.

Das Hauptaugenmerk der Erhebung gilt den Lese-, Mathematik- und Naturwissenschaftsleistungen der Schülerinnen und Schüler, da sie für den weiteren Bildungsverlauf von grundlegender Bedeutung sind. Gleichzeitig werden bei PISA wichtige Daten zu den Einstellungen und zur Motivation der Schülerinnen und Schüler erhoben und ihre Fähigkeiten in Bereichen wie kollaboratives Problemlösen und globale Kompetenz erfasst. Außerdem wird untersucht, wie andere wichtige Kompetenzen evaluiert werden könnten, z.B. kreatives Denken.

PISA basiert auf Lehrplaninhalten, die weltweit behandelt werden. Geprüft wird, inwieweit die Schülerinnen und Schüler in der Lage sind, beim Untersuchen, Interpretieren und Lösen von Aufgaben Kenntnisse und Kompetenzen anzuwenden, analytisch vorzugehen, logisch zu denken und ihre Überlegungen klar auszudrücken. Bei PISA geht es weder darum, bestimmte Lehrplaninhalte vorzugeben oder zu propagieren, noch darum, einen gemeinsamen Nenner zu finden.

Im Rahmen der Schulleistungsstudie PISA werden die Schülerinnen und Schüler im Dreijahresrhythmus in den Domänen Lesen, Mathematik und Naturwissenschaften getestet – in jeder Testung wird eine Hauptdomäne besonders abgefragt. Seit 2015 wird der PISA-Test in Ostbelgien wie in den meisten teilnehmenden Ländern computergestützt durchgeführt. Nachdem zu Beginn von PISA alle Schülerinnen und Schüler getestet wurden, wurden 2015 und 2018 erstmals repräsentative Stichprobe gezogen. PISA-2022 wurde erneut als Vollerhebung durchgeführt.