FIRST® LEGO® League Challenge coniuga una fase di ricerca ed esposizione ad una gara vera e propria di robotica. Ciò costituisce una peculiarità che la differenzia dai concorsi scientifici già presenti sul territorio nazionale ed europeo e dalle manifestazioni internazionali di robotica pura.

Ogni anno viene annunciata una nuova sfida sulla quale i team partecipanti si devono confrontare. Le competizioni si sviluppano su 4 prove distinte, così suddivise: gara di robotica, progetto tecnico, progetto innovativo, valori fondamentali. 

A partire dalla stagione 2020-21 c'è un'unica sessione di giudizio, dalla durata complessiva di 30 minuti, che valuta progetto tecnico, progetto innovativo, valori fondamentali, seguendo questo diagramma di flusso.

Gara di robotica - Robot Game
Le squadre dovranno realizzare e programmare, con materiale esclusivamente della LEGO®, un robot autonomo che realizzi il maggior numero delle missioni presenti sul tavolo di gara in 2,5 minuti. Il percorso di gara con le missioni viene fornito ai concorrenti almeno due mesi prima all'atto dell'iscrizione in modo che questi possano testare le soluzioni adottate con largo anticipo e scegliere la strategia di gara adeguata. Il percorso rimane sempre uguale dalla fase regionale alla finale mondiale. Solitamente, in tutte le fasi regionali e in quella nazionale, verso la fine della giornata, si effettua la cosiddetta final four, ovvero una sfida solo dimostrativa che avviene fra le 4 squadre che hanno totalizzato il miglior punteggio nei tre round della gara di robotica. La final four non influisce in nessun modo sulla classifica finale della manifestazione.

Progetto tecnico - Robot Design
Documentazione e presentazione delle soluzioni robotiche adottate per risolvere alcune missioni della gara di robotica. I giudici possono porre delle domande e chiedere di effettuare delle dimostrazioni del funzionamento del robot sul campo di gara presente in giuria.

Progetto innovativo - Innovation Project
Realizzazione e presentazione di una ricerca scientifica sulla tematica assegnata. In questa fase i concorrenti sono liberi di utilizzare tutti gli strumenti che preferiscono per documentare la ricerca effettuata e presentarla davanti a una giuria di esperti. Il tema è molto ampio e si presta ad approfondimenti di vario genere. Nel caso in cui la giuria ritenesse di alto valore uno o più progetti scientifici, può decidere di proporre i nominativi della/e squadra/e al premio Oltre la Robotica, organizzato in collaborazione con il Ministero dell'Istruzione. 

Valori fondamentali - Core Values 
Valutazione del team e delle sue dinamiche: costituisce un elemento di novità assoluta rispetto a tutte le altre manifestazioni. I giudici valutano i comportamenti del team nella risoluzione di problemi e li intervistano per comprendere la gestione dei rapporti interni, con gli educatori e con i concorrenti. I giudizi acquisiti in questa fase vengono integrati dall’esame dei comportamenti adottati dalla squadra durante tutta la giornata dell’evento, dal campo di gara, all’accoglienza allo stand, alla collaborazione con le altre squadre, e così via. 

I valori fondamentali di FIRST® sono: 

• Scoperta: Noi esaminiamo nuove abilità e idee.
• Innovazione: Noi utilizziamo la creatività e la perserveranza per risolvere i problemi.
• Impatto: Noi applichiamo quello che impariamo per migliorare il mondo.
• Inclusione: Noi rispettiamo gli altri e accettiamo le nostre differenze.
• Lavoro di squadra: Noi siamo più forti quando lavoriamo insieme.
• Divertimento: Noi ci divertiamo e festeggiamo quello che facciamo!

Premio coach/mentore
I componenti di un team hanno anche l'opzione di proporre per il premio Coach-Mentore il/i proprio/i coach o una figura che ha avuto particolare impatto sul loro percorso di preparazione a FIRST® LEGO® League. Coach e mentori sono fonte di ispirazione per i componenti dei team e li incoraggiano a dare sempre il meglio di sé, sia singolarmente che in gruppo e senza di loro non ci sarebbe alcuna FIRST® LEGO® League. Sono i membri del team che compilano il modulo indicando in che modo il coach candidato ispira il team a dare il meglio di sè e per quale motivo egli merita il premio! Sulla base delle candidature ricevute durante un evento di FIRST® LEGO® League Challenge, il premio viene assegnato ai coach e ai mentori che dimostrano evidenti capacità di leadership e di guida, esemplificando al meglio i Core Values di FIRST®.