Em 2003, 41 países participaram no segundo estudo internacional PISA, incluindo os 30 países membros da OCDE (Alemanha, Austrália, Áustria, Bélgica, Canadá, Coreia, Dinamarca, Espanha, Estados Unidos da América, Finlândia, França, Grécia, Hungria, Irlanda, Islândia, Itália, Japão, Luxemburgo, México, Noruega, Nova Zelândia, Países Baixos, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, República da Eslováquia, Suécia, Suíça e Turquia) e 11 não membros da OCDE (Brasil, Federação Russa, Hong-Kong-China, Indonésia, Letónia, Liechtenstein, Macau-China, Sérvia e Montenegro, Tailândia, Tunísia e Uruguai).
Este segundo ciclo do PISA foi aplicado a alunos de 15 anos que frequentassem entre o 7º e o 11º ano de escolaridade, sendo avaliada a literacia de matemática, leitura, ciências e ainda resolução de problemas, dando particular enfoque ao domínio principal deste ano – matemática.
Em 2002, um conjunto muito vasto de itens foi alvo de um estudo-piloto, com base no qual foi feita a prova aplicada em 2003.
Foram elaborados treze cadernos diferentes, com combinações várias de itens, correspondendo a um total de seis horas e meia de avaliação, respondendo cada aluno apenas a um deles e ainda a um questionário, sobre si próprio e sobre os seus hábitos de aprendizagem e as suas perceções do contexto de aprendizagem, sobre o seu envolvimento na escola e as suas motivações. Os responsáveis pelos Conselhos Executivos das escolas selecionadas preencheram também um questionário acerca das respetivas escolas.
