Το πλαίσιο αξιολόγησης στο οποίο στηρίζεται η TIMSS περιλαμβάνει δύο συνιστώσες. Η πρώτη αφορά στην επίδοση των μαθητών και των μαθητριών στα Μαθηματικά και τις Φυσικές Επιστήμες. Η δεύτερη αφορά σε παρεμφερείς παράγοντες, που παρουσιάζουν δυνητικά σύνδεση με την επίδοση.
