GCSE:s resultat ändras till årskurserna 9-1 och de första betygen publiceras denna vecka.
Men det kommer att finnas två olika passerkort - betyg 4 som ett "standard" pass och betyg 5 som ett "starkt" pass.
Forskare säger att eleverna måste vara i årskurs 5 för att matcha globala rivaler.
Studien från Utbildningspolitiska institutet säger att Englands skolsystem står inför en "oavsiktlig utmaning" om det ska kunna matcha de nivåer som uppnåtts i länder som Singapore, Sydkorea, Hongkong och Japan.
GCSEs i England görs mer utmanande och kommer att avgöras av slutprov snarare än kursarbete, med de första resultaten av dessa nya stil GCSEs publiceras för engelska och matematik denna vecka.
Dessa kommer att graderas från 9 till 1, med ett betyg 4 räknas som ett "standard" godkänt, liknande ett betyg C.
Men forskarna säger att elever i genomsnitt bör uppnå ett "starkt" pass vid årskurs 5, om England kommer att hålla jämna steg med internationella konkurrenter.
För närvarande säger forskarna att endast 40 % av eleverna i statliga skolor har nått denna "världsstandard".
För att hålla jämna steg med matematiken säger studien att det skulle krävas en ökning på över en tredjedel av eleverna som får högsta betyg och ett genomsnitt över betyg 5.
– Det gamla klass C är inte en tillräcklig nationell ambition om England vill konkurrera med topputbildningsnationer, säger David Laws, tidigare utbildningsminister och verkställande ordförande för Utbildningspolitiska institutet.
"Denna analys belyser klyftan mellan utbildningsresultat i England och resultaten av världens bästa utbildningsnationer", sade han.
"I vissa ämnen, t.ex. matematik, behöver England både avsevärt öka antalet toppartister och nästan halvera antalet lågartister om det ska kunna konkurrera med världens bästa."
Paul Whiteman, ledare för National Association of Head Teachers, sade: " Denna rapport visar att Englands besatthet av strukturella förändringar, under en rad regeringar, inte har haft någon större inverkan på vare sig normer eller rättvisa.
"Politiska beslutsfattare har rutinmässigt följt fel prioriteringar", sade Whiteman.
"De högst presterande skolsystemen är de som investerar i sina lärare och som respekterar och värdesätter utbildning."
Kevin Courtney, ledare för National Union of Teachers, sade att även om de övergripande resultaten på nationell nivå hålls i linje med tidigare år, kommer enskilda skolor "fortfarande att uppleva volatilitet i sina resultat".
Han varnade för att en sådan volatilitet skulle kunna få "oskäliga konsekvenser".
Det har funnits varningar om förvirring över att ha två godkända betyg - med universitet som använder olika versioner av ett pass i sina behörighetskrav.
Utbildningssekreterare Justine Greening hade förklarat planerna för två godkända betyg för den utbildningsvalda kommittén tidigare i år.
"Jag vill vara säker på hur detta nya betyg kommer att fungera, och i synnerhet konsekvenserna för enskilda elever att uppnå ett betyg 4 eller 5", hade Greening skrivit till utskottets ordförande.
"I stället för att rapportera om "bra pass", kommer vi istället att skilja mellan ett betyg 4 som ett "standardpass" och ett betyg 5 som ett "starkt pass" och rapportera om båda."
En talesman för utbildningsavdelningen sade: "Vi vet att det finns mer att göra och denna rapport understryker vikten av våra reformer för att skapa nya GCSE av guldstandard, som är inriktade mot de bästa utbildningssystemen i världen så att unga människor lär sig de kunskaper och färdigheter som gör det möjligt för dem att konkurrera på en alltmer global arbetsplats."
Godkända betyg för GCSEs i England måste drivas uppåt för att komma ikapp med högpresterande utbildningssystem i Asien, säger forskare från Education Policy Institute.