Научные основы ТМСО определяют её академическую достоверность и связь с современными педагогическими и психологическими теориями. ТМСО опирается на системный, деятельностный, компетентностный и личностно‑ориентированный подходы.
Педагогические основы включают теорию уровневой дифференциации, развивающее обучение, дидактическую системность, логическую завершённость темы. Психологические основы — теория зоны ближайшего развития, теория мотивации, когнитивное развитие.
Методологические принципы ТМСО: научность, системность, практическая направленность, результативность. ТМСО обеспечивает развитие функциональной грамотности через уровневые задания, практические задачи и мониторинг прогресса.
Научные исследования подтверждают эффективность ТМСО в развитии компетенций и повышении качества образования. Она связана с международными трендами и национальными приоритетами.