През учебната 2023/2024 година в Националната природо-математическа гимназия „Акад. Любомир Чакалов” учениците се обучават в дневна  и самостоятелна форма на обучение. Учениците са разпределени в 45 паралелки както следва: по 2 паралелки в 5, 6 и 7 клас; по 7 паралелки в 8, 9 и 10 клас; и по 9 паралелки в единадесети и дванадесети клас.  

От учебната 2017/2018 г. приемът на ученици в 8. клас се осъществява по ЗПУО, в сила от 1.08.2016 г. в следните профили: Математически, Софтуерни и хардуерни науки, Икономическо развитие и Природни науки. 

Обучението по профилиращите предмети се осъществява чрез съвместна учебна работа със съответните факултети на Софийския университет „Св. Климент Охридски”. Обучението по хуманитарните предмети също е на много високо ниво. Учениците на НПМГ „Акад. Любомир Чакалов” се представят отлично на национални и международни олимпиади, състезания и научни конференции не само в областта на природо-математическите дисциплини, но също и в областта на хуманитарните науки, изкуствата и спорта.  

Завършващите НПМГ „Акад. Любомир Чакалов” имат възможност да се явят на вътрешни изпити по математика, физика, химия, биология и география, оценките от които се признават за кандидатстване в СУ „Св. Климент Охридски”.  

Учениците, завършили НПМГ „Акад. Любомир Чакалов”, стават част не само от интелектуалния елит на нацията, но и от творческия потенциал на престижни международни университети и институции.