هدفت الدراسة إلى تحديد صعوبات حل أسئلة الرياضيات في اختبار TIMSS لدى طلاب الصف الثاني المتوسط بالمملكة العربية السعودية من خلال تحليل استجاباتهم على أسئلة الرياضيات في اختبار TIMSS-2015. ولتحقيق هدف الدراسة، اتبعت الدراسة المنهج الوصفي التحليلي، وتكون مجتمع الدراسة من 3759 طالب من طلاب المملكة العربية السعودية والمشاركين في الإجابة على أسئلة الرياضيات في TIMSS-2015 حيث تم اختيارهم على مرحلتين من قبل منظمة IEA، وتكونت عينة الدراسة من 2131 طالب وهم المشاركين على الإجابة على مجموعات أسئلة الرياضيات للصف الثاني المتوسط الخاصة باختبار TIMSS-2015 المسموحة (مجموعة أسئلة الرياضيات للصف الثاني المتوسط 1، 2، 3، 5، 6، 7)، وتم بناء بطاقة قياس العمليات الرياضية للصف الثاني المتوسط خاصة بهذه أسئلة TIMSS-2015.وأظهرت نتائج الدراسة، أن أبرز أربع صعوبات، في حل أسئلة مجال الأعداد وفقاً للاستدلال، يليه صعوبات في حل أسئلة مجال الأعداد وفقاً للتطبيق، ثم صعوبات في حل أسئلة مجال الهندسة وفقاً للاستدلال، ثم صعوبات في حل أسئلة مجال الجبر وفقاً للتطبيق، وجاءت أسئلة البيانات والاحتمالات وفقاً للتطبيق في المرتبة الأخيرة رغم شيوع الصعوبة لدى أفراد العينة.ونتيجة لذلك أوصت الدراسة أولاً، برفع قدرات طلاب الصف الثاني المتوسط على حل أسئلة الرياضيات من خلال تدريب الطلاب على حل المشكلات الرياضية بطريقة إجرائية يوضح من خلالها الشرح والتبرير المنطقي، وتدريبهم على اختبارات TIMSS منذ الصف الرابع الابتدائي، وتدريبهم على استخدام الآلة الحاسبة عند إجراء العمليات الحسابية. ثانيا، تحسين كتب الرياضيات بالمملكة العربية السعودية، من خلال تضمينه بأسئلة من اختبارات TIMSS والإشارة إلى ذلك، ومعالجة بعض الموضوعات التي لم تعالج. ثالثا، زيادة الوعي بأهمية اختبارات TIMSS من خلال تبصير الطلاب ومعلميهم بنتائج اختبارات TIMSS وأهمية هذه الاختبارات.