Chủ đề tích hợp là những chủ đề có nội dung kiến thức liên quan đến hai hay nhiều mảng khác nhau của một môn học; hai hay nhiều môn học khác nhau, thể hiện ở sự ứng dụng của chúng trong cùng một hiện tượng, quá trình trong tự nhiên hay xã hội. Vậy chủ đề tích hợp STEM là những chủ đề có nội dung kiến thức liên quan đến bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học.
Các chủ đề tích hợp STEM cần phải gắn với thực tế cuộc sống, sinh động, cụ thể, tạo ra động cơ, hứng thú học tập cho HS. Thông qua các chủ đề, HS được tăng cường vận dụng kiến thức tổng hợp vào giải quyết các tình huống cụ thể, tránh việc ghi nhớ kiến thức một cách máy móc, nhờ đó năng lực và phẩm chất của HS được hình thành và phát triển. Ngoài ra, dạy học các chủ đề tích hợp STEM giúp cho HS tăng cường sự hiểu biết tổng quát cũng như khả năng ứng dụng của kiến thức tổng hợp vào thực tiễn (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2015).
Theo (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2019), nội dung của chủ đề tích hợp STEM phải sát với chu trình STEM. Nội dung bài học phải đặt HS trước những vấn đề thực tiễn (“Công nghệ” hiện tại) cần giải quyết, cần cải thiện, đòi hỏi HS phải đóng vai là những “nhà khoa học” tìm tòi, nghiên cứu, chiếm lĩnh “Kiến thức” mới; sau đó, đóng vai người “kỹ sư” vận dụng sáng tạo “Kiến thức” mới đó để thiết kế và đưa ra giải pháp giải quyết vấn đề (“Công nghệ” mới). Như vậy, mỗi bài học, chủ đề tích hợp STEM sẽ đề cập và giao cho HS giải quyết một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi HS huy động kiến thức đã có và tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức mới để sử dụng. Và để xây dựng và tổ chức dạy học được một chủ đề tích hợp STEM hiệu quả, đầy đủ và phù hợp thì người GV cần hiểu và nắm rõ quy trình xây dựng chủ đề tích hợp STEM.