大赛以“人文之思想、科学之精神”为核心理念，设置科学探究、模型建构、应用实践三大赛项，实行普及类与拔尖创新类双轨制，小学、初中、普通高中、中等职业学校全学段开展。

强调从真实世界现象中发现问题，形成从“问题定义—变量转化—数据获取—模型构建—模型验证—仿真模拟—应用实践”的科学探究建模实践能力和工程类“需求定义—原型构建—测试迭代—应用实现”能力闭环；鼓励使用现代工具提升数据质量与研究效率；将模型与结论应用于真实场景，并在实践创新中检验、优化并拓展模型的现实应用。从“知道是什么”深入到“探究为什么”，在真实任务中“探索怎么做”，最终敢于“创造新事物”，并向未知领域探索延伸。

活动以培养青少年创新意识、实践能力及科学人文素养为导向，强调科学原理的探究、发现或证明，强化跨学科实践和工程实践要求，推动教与学模式创新；以动态、全面的方式展示学生能力与素养；推动教育评价从“结果导向”“分数导向”向“过程+能力+品格导向”的深度变革；让创造性思维、能力发展、实践与意志品格达成和谐统一成为教育核心目标，重塑教育的评价生态与实践范式。