Trường THPT chuyên Khoa học Tự nhiên (Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội) tuyển sinh trên phạm vi toàn quốc, hạnh kiểm và học lực tất cả các năm cấp hai từ Khá trở lên, tốt nghiệp THCS từ Khá trở lên.
Trường tuyển 540 chỉ tiêu cho 5 lớp chuyên gồm chuyên Hóa học, Sinh học, Toán học, Tin học, Vật lý và lớp Chất lượng cao, mỗi lớp 90 chỉ tiêu.
Trường nhận được 2.975 hồ sơ đăng ký cho cả nguyện vọng 1 và 2, tỷ lệ chọi trung bình 6,61. Trong đó tỷ lệ chọi vào lớp chuyên Tin học cao nhất 9,93, tiếp đến chuyên Toán 1 chọi 7.
Trường có hai hình thức tuyển sinh là xét tuyển và thi tuyển. Theo đó, trường dành tối đa 10% chỉ tiêu để xét tuyển thẳng những học sinh thành tích đặc biệt xuất sắc như đạt giải nhất trong các kỳ thi học sinh giỏi cấp tỉnh. Riêng với chuyên Tin học, tiêu chuẩn xét tuyển thẳng là học sinh đạt giải nhất trong Hội thi Tin học trẻ toàn quốc hoặc đạt giải nhất môn Toán cấp tỉnh.
Bên cạnh đó, học sinh có thư giới thiệu của giáo viên từng trực tiếp giảng dạy hoặc bồi dưỡng thi học sinh giỏi nhận xét về năng lực của học sinh sẽ được sử dụng để xem xét, đánh giá hồ sơ.
Ở hình thức thi tuyển, mỗi thí sinh được đăng ký dự thi tối đa vào hai trong năm lớp chuyên Toán học, Tin học, Vật lý, Hóa học, Sinh học. Thí sinh lưu ý không đăng ký hai chuyên có cùng thời gian thi môn chuyên.
Thí sinh sẽ có hai vòng thi. Vòng 1, tất cả thí sinh đều phải dự thi hai môn thi chung là Ngữ văn, Toán, thời gian làm bài là 120 phút mỗi môn.
Vòng 2, thí sinh thi môn chuyên tương ứng với lớp chuyên đăng ký, thời gian làm bài là 150 phút. Thí sinh đăng ký hai lớp chuyên sẽ phải thi hai môn chuyên (không trùng giờ thi).
Hình thức thi là trắc nghiệm kết hợp với tự luận đối với môn Ngữ văn (vòng 1), tự luận đối với các môn còn lại. Thời gian thi từ ngày 4 đến ngày 5/6.
Lớp chất lượng cao dành cho thí sinh đã tham dự kỳ thi tuyển sinh vào các lớp chuyên có điểm thi hai môn Ngữ văn và môn Toán (vòng 1) đạt từ 4 điểm trở lên. Thí sinh đủ điều kiện và có đăng ký xét tuyển vào lớp 10 chất lượng cao sẽ tham dự bài thi đánh giá năng lực tổng hợp (theo hình thức trắc nghiệm khách quan trong thời gian 60 phút) và bài thi phỏng vấn trực tiếp (theo hình thức trao đổi, đối thoại về mục đích, nguyện vọng, thành tích học tập, năng khiếu…