Naturwissenschaftliche Kompetenz umfasst bei PISA:
"… die naturwissenschaftlichen Kenntnisse einer Person und die Fähigkeit, diese Kenntnisse anzuwenden, um naturwissenschaftliche Fragen zu erkennen, neues Wissen zu erlangen, wissenschaftliche Phänomene zu erklären und um aus Belegen Schlussfolgerungen zu wissenschaftlichen Fragen zu ziehen; das Verständnis der charakteristischen Elemente der Wissenschaft als Form des menschlichen Wissens und der Forschung; das Bewusstsein bezüglich der Rolle der Wissenschaft und der Technologie in unserer materiellen, intellektuellen und kulturellen Umwelt; den Willen, sich als reflektierenden Bürger mit Fragen im Zusammenhang mit den Naturwissenschaften zu befassen".

Die naturwissenschaftlichen Aufgaben sind auf der Grundlage ihres Inhalts und der zur Lösung benötigten Kenntnisse, wissenschaftlichen Konzepte und kognitiven Prozesse klassifizierbar.