Los trabajos en los que se relaciona el rendimiento académico de los discentes en matemáticas y el uso de modelos didácticos que efectúan los docentes, se caracterizan tanto por la escasez como por los resultados dispares. Esta investigación ha determinado la influencia y la relación entre el rendimiento académico de los discentes españoles en matemáticas y el uso metodológico que efectúan 5671 docentes de la materia en la etapa de Educación Secundaria Obligatoria. Para alcanzar los objetivos, se aplicó un diseño ex post facto de tipología transversal, descriptiva y correlacional. Por medio del diseño y tras la elaboración y administración del cuestionario UMEPE, se establecieron correlaciones entre los resultados obtenidos por los discentes de las comunidades autónomas en la prueba PISA matemáticas 2018 y la utilización metodológica que el profesorado de ese alumnado realiza en matemáticas. Los resultados, extraídos tras la aplicación de un modelo regresivo lineal, han permitido establecer una influencia lineal y positiva con correlaciones significativas entre el rendimiento académico de los discentes y la utilización de modelos didácticos activos. En contraposición, cuando se aplica un modelo tradicional la relación e influencia de las variables es prácticamente inexistente. A su vez, la utilización alta y combinada de modelos activos y tradicionales se asocia con un mayor rendimiento en PISA matemáticas. Los hallazgos obtenidos, ponen de manifiesto la importancia de combinar modelo activos y tradicionales en la enseñanza de las matemáticas y se posicionan con la literatura que asocia mayor rendimiento académico con utilización de modelos y estrategias activas.