Mediante esta investigación, se ha diseñado una propuesta basada en agrupamientos flexibles multiniveles como medida de atención a la diversidad en el ámbito de las matemáticas, más concretamente para la resolución de problemas. El estudio se ha basado en los cursos de 3º y 4º de la ESO por ser los últimos pertenecientes a la educación obligatoria y por ello, una etapa clave para la elección de los estudios superiores. Como base del trabajo, se presenta un marco teórico que engloba cuestiones como la atención a la diversidad, la didáctica de las matemáticas en la Educación Secundaria Obligatoria y las dificultades de la asignatura y los diferentes tipos de agrupamientos flexibles. Asimismo, se citan dos ejemplos que recogen los resultados prácticos de la aplicación de esta metodología en la asignatura de matemáticas. Con todo ello, se presenta una propuesta en la que se crearán agrupaciones flexibles basadas en las capacidades o nivel de los alumnos en matemáticas para trabajar la resolución de problemas. Los agrupamientos flexibles multiniveles para resolución de problemas de matemáticas en la ESO, resuelve de una manera eficaz el tratamiento a la diversidad de los alumnos en cuanto a las dificultades que suponen los ejercicios de resolución de problemas, ofreciendo una metodología personalizada y adaptada a las capacidades de los estudiantes.