STEAM教育は科学（Science）、技術（Technology）、工学（Engineering）、芸術（Arts）、数学（Mathematics）を統合的に学ぶもので、理数教育に創造性を加えて各分野を横断的に学んでいきます。子供たちはさまざまな課題に取り組む中で、新たな課題を見出し、それを問題解決するための方法を創造します。そこには単なる知識だけでなく、物事を多角的に捉える力、複数の知識をつなぎ合わせて考える力、新たな価値を生み出す力が必要になります。
玉川学園K-12では、総合学園の強みを生かし、大学の最先端研究や技術にも触れながら、創造力を持った国際的な科学技術人材の育成を行っています。

2008年度からはSSH（スーパーサイエンスハイスクール）にも指定され、そのプログラムの一つである「SSHリサーチ」やクラブ活動である「サイエンスクラブ」では、各自が研究テーマを決め、課題研究に挑んでいます。自らが立てた目標に対して行動するこれらの活動は、まさに玉川学園の12の教育信条にある「自学自律」を具現化したものと言えます。自ら学びを進め、知識を掴み取り、新しいものを作り出すSTEAM教育は、大学進学後の学び方の確立にも大いに役立っています。