Cuộc thi tuần

Để được tham gia chương trình, thí sinh phải đang là học sinh học lớp 11, đạt học lực giỏi và hạnh kiểm tốt trong tất cả các học kỳ từ đầu cấp THPT đến thời điểm đăng ký. Nếu có thêm các giải thi học sinh giỏi cấp tỉnh/thành phố cũng như giải quốc gia thì càng được ưu tiên. Sau khi đáp ứng các điều kiện trên, thí sinh nộp bản đăng ký theo mẫu cùng các hồ sơ, học bạ... theo quy định. Chương trình sẽ xét duyệt các bản đăng ký để chọn các thí sinh phù hợp. Có 36 cuộc thi tuần mỗi năm Olympia và mỗi cuộc có 4 thí sinh dự thi, tổng cộng sẽ có 144 thí sinh trong một năm Olympia. Theo quy định từ năm thứ 20, sau khi nhận đủ 144 bản đăng ký đã được xác nhận là phù hợp, chương trình sẽ không nhận thêm bản đăng ký nữa.

Cuộc thi tháng

Cuộc thi tháng là cuộc thi dành cho 4 học sinh, trong đó có 3 học sinh đạt giải nhất 3 tuần trong tháng và 1 học sinh có điểm nhì cao nhất. Nếu có 2 thí sinh trở lên đạt điểm nhì cao nhất, các thí sinh này sẽ phải trải qua câu hỏi phụ theo hình thức loại trực tiếp. Thí sinh nào trả lời đúng sẽ lọt vào vòng thi tháng. Nếu sau 3 câu hỏi mà không có thí sinh nào trả lời đúng, chương trình sẽ tổ chức bốc thăm để chọn 1 người may mắn hơn lọt vào vòng thi tháng. Trong 1 năm Olympia có 12 cuộc thi tháng.

Cuộc thi quý

Cuộc thi quý là cuộc thi dành cho 4 học sinh, trong đó có 3 học sinh đạt giải nhất 3 tháng trong quý và 1 học sinh có điểm nhì cao nhất. Nếu có 2 thí sinh trở lên đạt điểm nhì cao nhất, các thí sinh này sẽ phải trải qua câu hỏi phụ theo hình thức loại trực tiếp. Thí sinh nào trả lời đúng sẽ lọt vào vòng thi quý. Nếu sau 3 câu hỏi mà không có thí sinh nào trả lời đúng, chương trình sẽ tổ chức bốc thăm để chọn 1 người may mắn hơn lọt vào vòng thi quý.

Cuộc thi này được tổ chức ghi hình và phát sóng trên VTV3. Riêng với năm thứ 13, quý 1 và quý 2 được truyền hình trực tiếp trên VTV3 với 1 điểm cầu là trường quay S9 (quý 3 và quý 4 không được truyền hình trực tiếp vì chương trình cần rất nhiều thời gian để chuẩn bị cho trận chung kết diễn ra sau cuộc thi quý 3 có 3 tháng). Trong 1 năm Olympia có 4 cuộc thi quý.

Cuộc thi chung kết năm

Cuộc thi chung kết năm là cuộc thi dành cho 4 học sinh đã giành giải nhất của 4 quý (không chọn các thí sinh nhì). Cuộc thi này được truyền hình trực tiếp trên VTV3 với 5 điểm cầu là trường quay S9 (1999-2012), trường quay S14 (2013 - nay) cùng 4 ngôi trường mà học sinh tham dự trận chung kết đang theo học (1999-2017), sau đó là 4 khu vực rộng lớn (quảng trường, cung thể thao, bãi biển,...) (2018 - nay) tại địa phương nơi học sinh tham dự trận chung kết đang sống. Riêng trận chung kết năm thứ 9, vì có sự thay đổi số lượng thí sinh nên có 6 điểm cầu gồm 1 điểm cầu ở S9 và 5 điểm cầu ở 5 trường THPT có học sinh tham dự. Trong 1 năm, chương trình chỉ có 1 trận chung kết năm diễn ra vào cuối năm đó.