PISA kiểm tra mức hiểu biết và vận dụng trong ba lĩnh vực: đọc hiểu, toán và khoa học. PISA không kiểm tra kiến thức thu được tại trường học mà xem xét năng lực phổ thông thực tế của học sinh. Bài thi chú trọng đánh giá khả năng học sinh vận dụng kiến thức và kỹ năng của mình khi đối mặt với những tình huống và thử thách liên quan đến kiến thức và kỹ năng đó. Về toán học, đánh giá khả năng học sinh vận dụng hiểu biết toán học của họ để giải quyết các vấn đề được đặt ra trong bối cảnh thực tế. Về khoa học, kiểm tra khả năng vận dụng những kiến thức khoa học để hiểu và giải thích các tình huống toán học. Về đọc hiểu, đo lường mực độ vận dụng kiến thức và kỹ năng đọc để hiểu ý nghĩa của những thứ họ đọc được qua nhiều loại tài liệu khác nhau mà họ gặp trong cuộc sống. Tuy mọi lần đánh giá đều được thực hiện trên cả ba lĩnh vực, nhưng mỗi lần có tập trung nhiều hơn vào một lĩnh vực và sẽ thay đổi tuần tự (năm 2000: đọc hiểu; 2003: Toán; 2006: Khoa học; 2009: Đọc hiểu; 2012: Toán; 2015: Khoa học …).