В Националната природо-математическа гимназия се обучават над 1000 ученици в 40 паралелки, обособени в следните профили: Математика и информатика, Физика, Химия, Биология и биотехнологии, Науки за земята.

Профилирането се осъществява чрез съвместна учебна работа със съответните факултети на Софийски университет. Всички профили са със засилено изучаване на английски език, математика и информационни технологии. Лицейната форма завършва с изпит, провеждан от СУ. Висока оценка, получена на този изпит, се признава за успешно положен конкурсен изпит в Университета.

Обучението по специалните предмети се провежда от преподаватели на СУ, БАН и учители от НПМГ с висока квалификация. Обучението по хуманитарните предмети също е на много високо ниво. Учениците на НПМГ се представят отлично на национални и международни олимпиади и състезания не само в областта на природо-научните дисциплини, но също и в областта на хуманитарните науки, изкуствата и спорта.