Hiểu biết toán được gắn liền với khả năng của học sinh để phân tích, suy luận và giao tiếp các ý tưởng một cách hiệu quả khi các em đặt, thiết lập, giải và giải thích các lời giải cho các vấn đề toán trong nhiều trường hợp khác nhau. Theo PISA, hiểu biết toán được đánh giá liên quan đến:
- Nội dung toán học, như được xác định chủ yếu theo bốn “ý tưởng bao quát” (đại lượng, không gian và hình, thay đổi các quan hệ và tính không chắc chắn). Và chúng chỉ quan hệ thứ yếu với các “mạch nội dung chương trình” (như số, đại số, hình học, thống kê).
- Quá trình toán học được xác định bởi các năng lực toán học chung. Những năng lực này bao gồm: việc dùng ngôn ngữ toán, mô hình hóa và các kỹ năng giải quyết vấn đề. Tuy nhiên, những kỹ năng đó không bị tách ra khỏi các câu hỏi kiểm tra khác, bởi vì người ta đã thừa nhận rằng một loạt các năng lực sẽ được cần đến để thể hiện bất kỳ một nhiệm vụ toán học nào. Hơn nữa các câu hỏi được tổ chức thành “các cụm năng lực” xác định loại kỹ năng tư duy cần đến.
- Bối cảnh trong đó toán học được sử dụng, dựa trên khoảng cách của chúng đến học sinh. Khuôn khổ PISA xác định năm bối cảnh: cá nhân, giáo dục / nghề nghiệp, công cộng và khoa học.