Las investigaciones que estiman la magnitud de la segregación escolar por nivel socioeconómico realizadas hasta el momento ofrecen una imagen excesivamente simplista que no es capaz de reflejar la realidad altamente compleja del fenómeno. Este trabajo presenta un enfoque alternativo de análisis e interpretación de la segregación escolar. Concretamente, busca determinar el perfil de segregación escolar por nivel socioeconómico de España y sus Comunidades Autónomas, y establecer modelos de segregación de las Comunidades. Para ello, se realiza una explotación especial de los datos de PISA 2015. Como variable criterio se utiliza el nivel socioeconómico y cultural de las familias (NSEC). El análisis de los datos se realiza en dos fases: de un lado, se estima el índice de Gorard utilizando 19 puntos de corte, de otro, se identifican modelos de segregación y sus características utilizando el análisis por conglomerados y de k-medias. Los resultados encontrados muestran la existencia de 17 perfiles diferentes de segregación escolar por nivel socioeconómico, uno para cada una de las Comunidades Autónomas estudiadas, e identifican cinco modelos de comportamiento de la segregación escolar por nivel socioeconómico en España. Esta investigación demuestra lo poco que se sabe sobre la segregación escolar en España y presenta una alternativa más precisa para estimar la magnitud de la segregación escolar por nivel socioeconómico considerándola, no como un punto, sino como un perfil.