El presente estudio evalúa la magnitud y forma en que intervienen las variables contextuales y del entorno académico en las brechas escolares para los diferentes puntos de la distribución de los logros académicos usando los datos de la prueba en matemáticas de PISA 2012 para Colombia. Mediante el uso de diferentes estructuras multinivel se pretende aportar a la cuantificación de los efectos sobre el desempeño educativo utilizando variables en el nivel de estudiante y de colegio, a la vez busca evaluar la proporción de variabilidad de las respuestas entre colegios explicadas por las regresoras y las brechas por sexo y por tipo de institución educativa. Los resultados del estudio indican que las amplias diferencias en los desempeños entre los estudiantes tanto dentro del salón de clase como entre las instituciones están explicadas en primer lugar por los procesos de interacción dentro del aula –efecto de los pares–, los bajos niveles de auto percepción, que se encuentran asociadas a los estudiantes con menor rendimiento académico y el clima escolar. Las amplias diferencias encontradas en las colas de la distribución reafirman la necesidad de nuevas políticas de educación diferenciadas, que permitan el fortalecimiento de procesos de formación de habilidades en los estratos más bajos y utilicen el aula como unidad de análisis.