Evaluaciones internacionales, regionales y nacionales han mostrado que los estudiantes peruanos tienen serias deficiencias en el aprendizaje de las matemáticas. Así, el identificar variables de procesos escolares que podrían ayudar a mejorar los resultados educativos, en términos de calidad y equidad, es fundamental para la mejora de la educación en nuestro país. El presente estudio se sirve de las bases de datos de Pisa 2012 para estimar un modelo multinivel de coeficientes aleatorios que permita no solo modelar el rendimiento de los estudiantes, sino las brechas educativas asociadas a diferencias socioeconómicas. Los principales resultados del estudio muestran que, entre las variables de procesos escolares usadas en el presente estudio, el clima disciplinario en clase tiene un efecto positivo y significativo sobre el rendimiento promedio de los estudiantes, mientras que el clima escolar y el sentido de pertenencia promedio de los estudiantes en la escuela tienen un efecto sobre las brechas de rendimiento debido a diferencias socioeconómicas.