Học sinh trải qua 2 vòng, trong đó, vòng 1 là tổ chức xét tuyển đối với những học sinh có đủ điều kiện dự tuyển, có hồ sơ dự tuyển hợp lệ; vòng 2 là tổ chức kiểm tra, đánh giá năng lực đối với những học sinh đã qua xét tuyển vòng 1. Ở vòng 2, học sinh thực hiện đủ 3 bài kiểm tra toán, tiếng Việt và tiếng Anh theo hình thức kết hợp trắc nghiệm khách quan với tự luận.
Học sinh dự tuyển vào Trường THPT chuyên Hà Nội - Amsterdam được báo chí phản ánh trong những năm gần đây là những học sinh có "học bạ siêu nhân". Hầu hết học sinh đều đạt điểm 10 các bài kiểm tra định kỳ môn học ở tất cả 5 năm học tiểu học, rất hiếm em có 1 điểm 9 trong cả 5 năm.