Због разлика у организацији образовних система у разлицитим земљама, популација  уценика који се испитују дефинисана је годиштем, а не генерацијом. Испитују се петнаестогодишњаци на редовном школовању, без обзира у ком се разреду, нивоу школовања или типу школе налазе у време испитивања. Наиме, у разлицитим образовним системима се период општег образовања завршава отприлике на овом узрасту и после тога се улази у период финије специјализације. Главном студијом 2003. године обухвацени су уценици родјени 1987. године.

Главна студија реализована је у периоду од 18. априла до 18 маја 2003. Теренско испитивање обнавили су претходно обуцени испитиваци, углавном струцни сарадници из основних и средњих школа.

Фокус у процени постигнуца у овом цилусу ПИСА испитивања био је на управо на математици. Испитивање је обухватило 85 математицких питања разлицитог нивоа тежине смештених у реалан контекст. Најједноставнији задаци подразумевају репродукцију науцених знања, препознавање једноставнијих математицких процедура и изводење рутинских операција. Задаци средњег нивоа тежине захтевају од уценика интерпретирање и повезивање података. Тежи задаци представљају комплексне проблемске ситуације у којима се од уценика оцекује да селектује, пореди и евалуира разлиците стратегије решавања проблема, као и да формулише и образлаже решења до којих је дошао. У ПИСИ 2003 мерена су постигнуца уценика у 4 области математике:

  • Простор и облик (односи у простору, геометрија, карактеристике објеката)
  • Трансформације и релације (разумевање односа меду варијаблама и нацина на који су они представљени)
  • Бројеви и мере
  • Неизвесност (вероватноца и статистицке процедуре)