Kỳ thi chọn đội tuyển Olympic được Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức hàng năm, dành cho những học sinh trung học đã đạt giải cao trong Kỳ thi chọn học sinh giỏi quốc gia, để tìm ra những gương mặt xuất sắc nhất đại diện cho Việt Nam tham dự các kỳ thi Olympic quốc tế. Tên chính thức của kỳ thi là “Kỳ thi chọn học sinh trung học phổ thông vào các đội tuyển quốc gia dự thi Olympic quốc tế và khu vực”. Với riêng môn Toán, kỳ thi này còn thường được gọi bằng tên “Kỳ thi TST”, viết tắt của “Team Selection Test”.

Dựa trên kết quả của Kỳ thi chọn học sinh giỏi quốc gia môn Toán, sẽ có tối đa 48 thí sinh bước vào kỳ thi TST. Ngoài ra, các em học sinh của đội tuyển Olympic Toán năm trước đó cũng dành quyền tham dự. Qua cuộc thi, Bộ Giáo dục và Đào tạo sẽ chọn ra sáu thành viên đại diện cho Việt Nam tham dự Olympic Toán học Quốc tế.

Từ năm 1974 đến 2023, đã có tổng cộng 282 lựa chọn thí sinh vào đội tuyển quốc gia môn Toán. Trong số này, có 23 thí sinh từng hai lần vào đội tuyển. Ngôi trường có nhiều học sinh tham dự đội tuyển Toán quốc gia nhất là trường THPT Chuyên Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Những trường có thành tích cao tiếp theo là THPT Chuyên Sư phạm Hà Nội, THPT Chuyên Lam Sơn, Trường Phổ thông Năng khiếu và THPT Chuyên Hà Nội – Amsterdam.