En línea con los resultados anteriores del programa PISA, la edición de 2015 evidencia que uno de los principales problemas del sistema educativo español es que casi el 20% del alumnado se sitúa en los dos niveles inferiores de desempeño, y sólo 5% del alumnado consigue alcanzar los niveles más altos de competencia en la materia de ciencias. En relación a estos datos, el objetivo de este trabajoes doble. En primer lugar, caracterizar los grupos extremos de rendimiento en ciencias en el alumnado evaluado en PISA 2015. En segundo lugar, identificar las variables que tienen un impacto significativo en el desempeño de estos grupos a fin de generar información que permita intervenciones por parte de autoridades educativas o centros. Con esta intención se realiza un análisis secundario sobre la base de datos de estudiantes españoles de PISA 2015. Las variables que se analizan son indicadores de diversos constructos medidos en los cuestionarios de contexto aplicados a estudiantes, docentes y directivos. Los resultados muestran que las variables que más diferencian entre los dos grupos extremos de estudiantes son las relacionadas con la autoeficacia percibida en ciencias, el interés y disfrute por las cuestiones científicas y las creencias epistemológicas, entre otras. En el ámbito de la escuela, el indicador con más peso es el relacionado con los comportamientos del alumnado que dificultan el aprendizaje. El conjunto de variables que compone este factor apunta a la importancia de un clima escolar que favorezca y potencie un adecuado ambiente de trabajo en el aula.