O sistema trabalha com uma metodologia estatística conhecida como Teoria de Resposta ao Item, TRI, que tem permitido, entre outras coisas, a comparabilidade dos diversos ciclos de avaliação.

Possui Matrizes de Referência com a descrição das competências e habilidades que os alunos deveriam dominar em cada série avaliada, permitindo uma maior precisão técnica tanto na construção dos itens como na análise do resultado.

Em seu sexto ciclo, as Matrizes de Referência foram atualizadas em razão da ampla disseminação, pelo MEC, dos Parâmetros Curriculares Nacionais – PCN.

Em 2005, paralelamente à avaliação do Saeb, foi realizada uma outra avaliação, essa de natureza quase censitária, o que permitiria a divulgação dos resultados por municípios e por escolas.

Em 2004 foram consultados cerca de 500 professores de 12 estados da Federação, com o objetivo de comparar as Matrizes de Referência existentes e o currículo utilizado pelos sistemas estaduais com os PCN´s.