No TIMSS participam países e economias de todo o mundo, em 2019 serão mais de 60 quer no eTIMSS 4.º ano quer no eTIMSS 8.º ano. Ao estudar a eficácia do currículo e do ensino com base no desempenho dos alunos, importa que os participantes dos diferentes países tenham os mesmos níveis de escolarização, i.e., que tenham aprendido matemática e ciências durante um número equivalente de anos de educação formal.

Em cada ciclo do TIMSS, são selecionados alunos dos anos de escolaridade em avaliação, através de um processo de amostragem em duas fases: na primeira fase, é constituída uma amostra aleatória estratificada de escolas, cuja seleção é proporcional ao número de escolas por estrato e à dimensão das escolas; na segunda fase, são selecionadas aleatoriamente turmas de alunos dessas escolas. A amostra assim constituída é representativa da população-alvo de cada país. O eTIMSS 2019, que irá decorrer entre fevereiro e abril, irá contar com a participação de 158 agrupamentos de escolas e de escolas não agrupadas do 8.º ano de escolaridade e de 194 agrupamentos de escolas e de escolas não agrupadas do 4.º ano de escolaridade. Está prevista a participação de cerca de 15 mil alunos, considerando os dois níveis de escolaridade.