Istraživanje TIMSS – međunarodno istraživanje trendova u znanju matematike i prirodoslovlja (Trends in International Mathematics and Science Study) provodi se u sklopu organizacije IEA (International Association for the Evaluation of Educational Achievement – Međunarodno udruženje za vrednovanje obrazovnih postignuća). Kao osnovna sastavnica IEA ciklusa temeljnih istraživanja, uz istraživanje TIMSS, provodi se i međunarodno istraživanje PIRLS (Progress in International Reading Literacy Study – Međunarodno istraživanje razvoja čitalačke pismenosti). TIMSS i PIRLS istraživanja osmišljena su kako bi upoznala odgovorne u obrazovanju s rezultatima učenja matematike, prirodoslovlja i čitanja s razumijevanjem. Tim se istraživanjima objektivno i standardizirano, vrlo osjetljivim instrumentima, mjere stečena znanja. Cilj IEA-e jest prikupiti visokokvalitetne informacije o učeničkim postignućima i obrazovnim okvirima tih postignuća. Ta je organizacija osnovana 1959. godine radi provedbe usporednih istraživanja koja proučavaju obrazovne politike i prakse u cijelom svijetu. U posljednjih 50 godina više od 60 zemalja postalo je članicom IEA. Tajništvo udruženja nalazi se u Nizozemskoj, u Amsterdamu, a Centar za istraživanja i obradu podataka (DPC) u Njemačkoj, u Hamburgu. Istraživanjima IEA-e prikupljena su znanja o različitim temama i predmetima, a svako od njih pridonijelo je dubljem razumijevanju obrazovnih procesa unutar pojedinih zemalja i u širim međunarodnim okvirima.
Istraživanje u cijelosti u Hrvatskoj provodi Nacionalni centar za vanjsko vrednovanje obrazovanja uz potporu Ministarstva znanosti i obrazovanja te u suradnji s IEA. TIMSS mjeri postignuća učenika u matematici i prirodoslovlju u četvrtim i osmim razredima osnovne škole te u četvrtim razredima srednje škole (TIMSS Advanced), a 2015. godine uvedeno je istraživanje temeljnih matematičkih vještina – TIMSS Brojevi (TIMSS Numeracy).
Istraživanje TIMSS iz matematike i prirodoslovlja temelji se na trima sadržajnim domenama za svako područje te na trima kognitivnim domenama. Sadržajne domene odnose se na gradivo koje se ispituje; to su u matematici za četvrti razred domene brojeva, geometrijskih oblika i mjerenja te prikaza podataka, a u prirodoslovlju domene znanosti o životu, fizičkih znanosti i znanosti o Zemlji. U provedbi ispitivanja učenici rješavaju ispitne knjižice koje se sastoje od zadataka iz svake od triju sadržajnih domena za svako područje, a svakim se zadatkom ispituje i jedna od triju kognitivnih domena: činjenično znanje, primjena znanja ili zaključivanje. Istraživanje TIMSS osim ispitnih knjižica primjenjuje i upitnike za učenike, roditelje, učitelje i ravnatelje, kojima se prikupljaju podatci o sredstvima za učenje kod kuće, školskome okruženju, metodama poučavanja, kurikulumu, školskoj i razrednoj klimi pogodnoj za učenje i općim socioekonomskim pokazateljima.