מרכזי מחוננים מאפשרים לתלמידים מחוננים ללמוד במסגרת ייחודית המותאמת לצרכיהם וליכולותיהם. הלימודים מתקיימים יום אחד בשבוע בשעות הבוקר ובשאר ימי השבוע ממשיך התלמיד ללמוד בבית הספר הרגיל. תכנית הלימודים נלמדת בדרכי הוראה מגוונות וכוללת תחומי דעת ונושאים שאינם כלולים בתכנית הלימודים הפורמאלית כולל אומנויות, הומניסטיקה, מדעים מדויקים, מדעי החיים ועוד.האגף למחוננים ומצטיינים מסייע למרכזים לעצב את תכנית הלימודים ומלווה את המרכזים בהיבטים ארגוניים ופדגוגיים.