Les mathématiques, la physique-chimie et les sciences informatiques sont les  disciplines principales de la MP2I.  En mathématiques, l'objectif est d'acquérir les outils d'une  démarche scientifique utile à toutes les matières. Au programme : raisonnement et techniques de calcul, algèbre linéaire, analyse, arithmétique… La physique-chimie traite d'optique géométrique et interférentielle, des ondes, d'électricité, de mécanique, de thermodynamique, des phénomènes d'induction et de physique quantique. La chimie aborde les relations entre la structure des entités chimiques et les propriétés physiques macroscopiques, et les transformations de la matière. L'enseignement d'informatique est construit autour de séances pratiques et de cours plus formels où le raisonnement et l'abstraction occupent une part importante. Acquérir les fondamentaux en matière d'algorithmique et de structure de données constitue l'épine dorsale de la discipline. La validation des solutions informatiques, leurs performances sont également des points importants. Entre concepts et programmation, cet enseignement est une solide introduction à la science informatique. En sciences industrielles de l'ingénieur, les élèves étudient des systèmes pluritechnologiques. TIPE , français-philosophie, langue(s) vivante(s) complètent le programme. 

Les candidats à la classe de MP2I sont informés qu'ils poursuivront très majoritairement leur cursus en MPI* ou MPI avec le choix de l'option informatique au S2 de MP2I. Quelques étudiants pourront cependant être autorisés, à poursuivre en MP*/MP ou PSI*/PSI en optant pour l'option SI .  Ces choix d'options seront examinés et validés par le conseil de classe du premier semestre.