SMA Trensains Tebuireng adalah satu-satunya unit pendidikan di Pesantren Tebuireng yang merupakan sintesis dari pesantren dengan sekolah umum bidang sains. SMA ini tidak menggabungkan materi pesantren dengan ilmu-ilmu umum sebagaimana pesantren modern, tetapi mengambil kekhususan pada pemahaman Al Qur-an dan Al Hadits, sains kealaman (natural science) dan interaksinya. Poin terakhir, interaksi antara agama dan sains merupakan materi khas SMA Trensains Tebuireng yang tidak ada di pesantren lain.
SMA Trensains Tebuireng dikemas dengan sistem SKS (Sistem Kredit Semester), dimana sistem ini dapat memfasilitasi kecepatan belajar peserta didik (santri). Penyelenggaraan Sistem Kredit Semester (SKS) merupakan suatu upaya inovatif untuk meningkatkan mutu pendidikan. Pada hakikatnya, sistem ini merupakan perwujudan dari amanat Pasal Ayat (1) Undang-Undang Nomor 20 tahun 2003 tentang Sistem Pendidikan Nasional. Pasal tersebut mengamanatkan bahwa “Setiap peserta didik pada setiap satuan pendidikan berhak, antara lain: mendapatkan pelayanan pendidikan sesuai dengan bakat, minat, dan kemampuannya, dan menyelesaikan program pendidikan sesuai dengan kecepatan belajar masing-masing dan tidak menyimpang dari ketentuan batas waktu yang ditetapkan.
Tenaga pendidik SMA Trensains Tebuireng terdiri dari lulusan strata satu (S1) dan magister (S-2) yang mayoritas berasal dari PTN (Perguruan Tinggi Negeri), semua tenaga pendidik tersebut mendapatkan bimbingan langsung dari Konsultan ahli yaitu Agus Purwanto, D.Sc Alumni Universitas Hiroshima Jepang. Beliau adalah penulis buku Nalar Ayat-Ayat Semesta yang mengulas kekhususan pemahaman Al Qur-an dengan Ilmu Pengetahuan Alam.
SMA Trensains Tebuireng merupakan SMA mandiri yang sama sekali baru di Indonesia, bahkan mungkin di dunia, karena mata pelajaran mayornya adalah mempelajari, mendiskusikan, melakukan penelitian, dengan tujuan mengkaji rahasia-rahasia yang terkandung dalam ayat-ayat kauniyah. Sementara ayat-ayat kauniyah di dalam al-Qur-an tidak kurang dari 800 ayat yang menunggu untuk dipelajari dan dikaji rahasianya.
