תלמידים מחוננים ומצטיינים הם מי שיכולתם האינטלקטואלית ומהירות הביצוע שלהם גבוהות מאוד ביחס לשאר בני גילם, וביכולתם להבין רעיונות מופשטים טוב יותר מאחרים וכן לפתח בקלות רבה יותר הרגלי למידה עצמאית. במקרים רבים קיים מתאם בין היכולות הקוגניטיביות הגבוהות של תלמידים מחוננים ומצטיינים לבין סקרנותם האינטלקטואלית. הם מתעניינים בנושאים נוספים שאינם קשורים ישירות לתוכנית הלימודים. נושאי עניין אינטלקטואלים אלו יוצרים גם בידול בינם לבין עמיתיהם בכיתה, והבידול עלול להשפיע גם על מצבם החברתי והרגשי.בישראל מוגדרים מחוננים כמי שהגיעו לשלושת האחוזונים העליונים של האוכלוסייה בשנתון (אחוזון 100 עד 97), ומצטיינים הם מי שהגיעו לחמשת האחוזונים הבאים (אחוזון 92 עד 97).היזמה למחקר יישומי בחינוך ערכה דוח מקיף ומרשים על איתור וטיפוח תלמידים מחוננים ומצטיינים בארץ ובעולם. הדוח מחולק לארבעה פרקים: 1. רקע ובירור מושגי. 2. שיטות וכלים להוראת מחוננים ומצטיינים. 3. אתגרים בהוראת מחוננים ומצטיינים בקבוצות סיכון. 4. הטמעת שיטות וכלים להוראת המחוננים והמצטיינים בבית ספר הטרוגני.