La filière MP2I puis MPI conduit aux concours d'entrée des grandes écoles (écoles d'ingénieur, École polytechnique, Écoles Normales Supérieures). Les écoles accessibles sont les mêmes que pour les filières MPSI et PCSI  : le nombre de places dans les écoles orientées vers l'informatique est plus important, mais les débouchés ne se limitent absolument pas à ces écoles.

Les débouchés universitaires en mathématiques, en informatique ou en physique sont également possibles par le jeu des ECTS et des équivalences encadrées par les conventions Universités-CPGE.

Les étudiants issus des grandes écoles sont très appréciés sur le marché du travail. Ils bénéficient de débouchés professionnels variés, notamment dans les domaines de l'ingénierie, de la recherche et de l'enseignement.