מבחינת הבדלי מגדר, לא היו שינויים מהותיים בהישגים של בנים לעומת בנות בכיתות ד' בין השנים 1995 ו-2015. ניתן לראות הבדלים משמעותיים לטובת הבנים גם בשנת 1995 וגם בשנת 2015. בתחום המדעים, המצב השתנה ב-20 השנים של המחקר, כאשר הפער בין הבנים לבנות הצטמצם אך עדיין נראה שההבדלים הם לטובת הבנים. בתחום המתמטיקה לכיתות ח', ההבדלים ההתחלתיים בשנת 1995 היו נמוכים. כאשר רק 4 מתוך 16 מדינות הראו הבדלים לטובת הבנים. בשנת 2015 הפער הצטמצם עוד יותר ולא נמצאו הבדלים מגדריים. תחום המדעים השתנה רבות לאורך כל מחקר טימס כאשר ב-1995 היה הבדל מובהק ברוב המדינות לטובת הבנים וב-2015 הבדל זה הצטמצם משמעותית וניתן לראות שאין הבדלים כמעט בין בנים לבנות (רק 3 מדינות מתוך 16 הראו הבדלים).
ביצוע מחקר טימס, החל מההיערכות לקראתו דרך איסוף המידע וניתוח התוצאות ועד פרסומן, אורך כארבע שנים. בשנה לפני ביצוע המחקר העיקרי נערך מחקר חלוץ שנועד לבדוק האם ההליכים והנהלים לאיסוף המידע ידועים וברורים. בנוסף, המחקר בודק את תרגום השאלונים ואת התאמתם להבנת התלמידים, וכמו כן, מספק למארגני המחקר מידע לצורך בחירת הפריטים המתאימים ביותר. מחקר החלוץ נערך על מדגם קטן יותר מהמדגם של המחקר העיקרי.
פיתוח המבחן ויישומו.
המחקר מנוהל ומפותח על ידי ה-IEA שהוא מלכ"ר המאגד רשויות מחקר ממשלתיות ומוסדות מחקריים ברחבי העולם. למלכ"ר שני בסיסים עיקריים - באמסטרדם ובהמבורג, שמנהלים גם את הפיתוח של מחקר טימס וגם את תהליכי התרגום שלו, כאשר בתהליכי הפיתוח משתתפים גורמים נוספים. בכל מדינה המשתתפת במחקר מוקם מרכז מחקר לאומי, האחראי לתרגום המבחן לשפות המדינה, לסיוע בהכנת מדגם התלמידים, להעברת המבחנים והשאלונים ובדיקתם. פעולות אלו מתבצעות תחת פיקוח הדוק וניהול של הגוף הבינלאומי על פי תקני איכות מפורטים ונוקשים, המבטיחים כי התוצאות מעבר למדינות השונות ובמחזורי מחקר שונים יהיו בנות השוואה וכי המחקר יהיה תקף.
בשנת 2015 המחקר כלל 14 גרסאות מבחן ובהן מעל ל-400 שאלות (כמחציתן שאלות במתמטיקה וכמחציתן במדעים). כמות שאלות גדולה זו מאפשרת כיסוי נרחב של תחומי הדעת על שלל נושאיהם ומיומנויות החשיבה הנדרשות בהם. על-מנת להעריך נכונה את רמת הידע של התלמידים, המבחן כולל שאלות ברמות שונות של קושי ומורכבות. במחקר טימס 2015 השתתפו כ-250 אלף תלמידי כיתות ח' מ-39 מדינות ברחבי העולם. הרכב המדינות המשתתפות משתנה במעט ממחזור מחקר אחד למשנהו והוא שונה מהרכב המדינות המשתתפות במחקר פיזה.
המשתתפות במחזור המבחן האחרון (2015).
ארמניה, אוסטרליה, בחריין, בלגיה (פלמים), בוטסואנה, בולגריה, קנדה, צ'ילה, טאיוואן, קרואטיה, קפריסין, צ'כיה, דנמרק, אנגליה, פינלנד, צרפת, גאורגיה, גרמניה, הונג-קונג, הונגריה, אינדונזיה, אירן, אירלנד, ישראל, איטליה, יפן, ירדן, קזחסטן, קוריאה, כווית, לבנון, ליטא, מלזיה, מאלטה, מרוקו, הולנד, ניו זילנד, צפון אירלנד, נורווגיה, עומאן, פולין, פורטוגל, קטאר, רוסיה, ערב הסעודית, סינגפור, סלובקיה, סלובניה, דרום אפריקה, ספרד, שוודיה, תאילנד, טורקיה, איחוד האמירויות הערביות, ארצות הברית. משתתפות שאינן מדינות (Benchmarking Participants): בואנוס איירס (ארגנטינה), אונטריו (קנדה), קוויבק (קנדה), דובאי (איחוד האמירויות), אבו דאבי (איחוד האמירויות), פלורידה (ארצות הברית)
שיטת המחקר.
אוכלוסיית היעד.
במחקר טימס הראשון בשנת 1995 המבחן נערך בחמש כיתות (ג'-ד', ז'-ח' ויב') ב-41 מדינות. במחזור של שנת 1999 המבחן נערך רק לכיתות ח' ב-38 מדינות (זהו המחזור היחידי שהמבחן לא נערך לכיתות ד'). במחזור של שנת 2003 המבחן נערך בכיתות ד' של 26 מדינות, וכיתות ח' של 48 מדינות. במחזור של שנת 2007 המבחן נערך בכיתות ד' של 44 מדינות, וכיתות ח' של 57 מדינות. במחזור של שנת 2011 המבחן נערך בכיתות ד' של 52 מדינות, וכיתות ח' של 45 מדינות. במחזור השישי והאחרון (שנת 2015) השתתפו 39 מדינות.
הדגימה למחקר.
במחקר העיקרי נדרשים להשתתף לפחות 150 בתי ספר ולפחות 4,500 תלמידים מכל אחת מהמדינות המשתתפות. שיטת הדגימה, המחייבת מדינות אלו, נקבעת ומתבצעת על ידי מרכז המחקר הבין-לאומי ונועדה להבטיח כי מדגם זה של בתי ספר ושל תלמידים אכן מייצג את אוכלוסיית המטרה באותה מדינה. זאת ועוד: הדגימה בפועל נעשית אף היא על ידי מרכז המחקר הבין-לאומי, על סמך הנתונים שמעבירות אליו המדינות המשתתפות.
הכללים המוגדרים במחקר טימס לגריעת תלמידים מאוכלוסיית המטרה הם אלה: בשלב דגימת בתי הספר אפשר לגרוע (באמצעות הוצאה ממסגרת הדגימה) בתי ספר "שאינם נגישים" (בשל ריחוק גאוגרפי, למשל), בתי ספר "קטנים מאוד" (כשהשכבה הרלוונטית למחקר מונה 4 תלמידים או פחות), בתי ספר שהמבנה או תוכניות הלימודים שלהם שונים מהמבנה או מתוכניות הלימודים של בתי הספר המשתייכים לזרם העיקרי במדינה (למשל, בתי ספר חרדיים בישראל), ובתי ספר שכלל הלומדים בהם פטורים מראש מלהשתתף בבחינה (למשל, בתי ספר מיועדים לחינוך מיוחד). בשלב דגימת הכיתות אפשר לגרוע (כלומר להוציא ממסגרת הדגימה) כיתות של תלמידי החינוך המיוחד בבתי הספר שנדגמו. לאחר שנדגמו הכיתות אפשר לגרוע תלמידים יחידים מכיתה שנדגמה ולפטור אותם מלהשתתף במחקר, על רקע צרכים מיוחדים כגון לקויות למידה ו/או נכות פיזית שאינה מאפשרת להם להשתתף במבחן, או על רקע שפתי (תלמידים מהגרים שעדיין אינם קוראים בשפת המבחן - לומדים פחות משנה במדינה שאליה היגרו). יש לציין כי מרכז המחקר הבין-לאומי מאפשר לגרוע תלמידים אלו בין היתר בשל העובדה שלא מתאפשרות חלופות הולמות כגון מתן התאמות מיוחדות במבחן.
כלי המדידה.
כלי ההערכה במחקר טימס כוללים מבחן הבודק את ידיעותיהם ואת המיומנויות שלהם במתמטיקה ובמדעים, וכן שאלונים לתלמידים, למורים למתמטיקה ולמורים למדעים המלמדים את התלמידים הנבחנים, ולמנהלי בתי-הספר שבהם לומדים תלמידים אלו. השאלון לתלמיד משמש לאיסוף מידע על הרקע של התלמידים ועל עמדותיהם כלפי המקצועות מתמטיקה ומדעים; השאלונים למורים ולמנהלי בתי-הספר משמשים לאיסוף מידע על ההקשר הלימודי של הוראת המתמטיקה והמדעים ברמת הכיתה וברמת בית הספר: רקע ועמדות של המורים, דרכי ההוראה, האקלים הלימודי בבית הספר, ועוד. נוסף על כך קיים שאלון לנציג המדינה (בדרך כלל מתאם המחקר. בישראל מדובר בנציג ראמ"ה), המשמש לאיסוף מידע על תוכניות הלימודים במקצועות אלו ברמה המערכתית ועל מדיניותה של מערכת החינוך בכל מדינה. המידע שנאסף באמצעות השאלונים משמש לאפיון הזדמנויות הלמידה שניתנו לתלמידים והוא מספק את ההקשר של הישגי התלמידים ועמדותיהם.
המבחן.
על פי ההערכה, משך הזמן הנחוץ לפתרון כלל פריטי המבחן (212 במתמטיקה ו-220 במדעים), אילו נפתרו ברצף, הוא עשר שעות וחצי. בפועל, מאחר שאין אפשרות לתת לתלמיד אחד לפתור את כל הפריטים, כל תלמיד מקבל חוברת מבחן אחת (מתוך 14 חוברות שונות) ובה ארבעה מקבצי פריטים. מכאן נובע שהמבחן אינו מיועד לספק מידע אישי לתלמיד על הישגיו, ואף לא לספק מידע ברמה של קבוצות קטנות כגון כיתה או בית ספר, אלא לספק מידע על המערכת בכללותה.
תוצאות המחקר.
תוצאות המחקר מורכבות ומכילים יותר מאשר טבלת הישגים בין לאומית. הממצאים מוצגים בדוחות המבחן בהתאם למסגרת המושגית, לפי חלוקה לשני תחומי הידע שהמבחן בודק, ולפי משתני הרקע שמשמשים להשוואה בין קבוצות שונות בתוך כל מדינה.
אופן דיווח הממצאים.
ההישגים במתמטיקה ובמדעים מדווחים כל אחד בנפרד על סולם הציונים של טימס. סולם זה נקבע על ידי הארגון הבינלאומי בשנת 1995 כך שממוצע ציוני המדינות המשתתפות במחזור מחקר זה יעמוד על 500 נקודות וסטיית התקן תעמוד על 100 נקודות. חשוב לשים לב כי "ממוצע המדינות המשתתפות" השתנה לאורך השנים הן בשל שינויים בהרכב ומספר המדינות המשתתפות והן בשל שינויים ברמת הידע של התלמידים במדינות השונות. סולמות הציונים בכל מחזורי המחקר של טימס מכוילים, דבר המאפשר השוואה בין ציונים במחזורי מחקר שונים. ההישגים במבחנים מדווחים, בנוסף לציון הכללי, גם על פי תחומי תוכן ומיומנויות חשיבה.
כמו כן, הסולם מחולק לחמש רמות בקיאות אשר נקבעו והוגדרו על ידי הארגון הבינלאומי ונותנים פשר לציונים המדווחים. רמות הבקיאות נקבעו לפי ארבע נקודות סף על סולם הציונים:
מתמטיקה - 2015.
לפי דו"ח ראמ"ה על מחקר טימס 2015, המדינות בעלות ממוצעי ההישגים הגבוהים ביותר הן מדינות ממזרח אסיה: סינגפור, קוריאה הדרומית, טאיוואן,  הונג קונג  ויפן (621, 606, 599, 594 ו-587 נקודות, בהתאמה). המדינות בעלות ממוצעי ההישגים הנמוכים ביותר הן ערב הסעודית, דרום אפריקה, מרוקו וירדן (368, 372, 384 ו-385 נקודות, בהתאמה). ממוצע הציון הכולל במתמטיקה בישראל הוא 511 נקודות.  ממוצע זה גבוה באופן מובהק סטטיסטית מממוצע הציונים הכולל של 39 המדינות שהשתתפו במחזור המחקר הנוכחי, שעומד על 481 נקודות (להלן "ממוצע המדינות המשתתפות"). על פי ממוצע זה ישראל מדורגת במקום ה-16 במדרג המדינות שהשתתפו במחקר על פי ממוצע הישגיהן במתמטיקה.