OTA-oppimismenetelmä on OTA-toiminnan perusta. Se koostuu kahdesta perusperiaatteesta: kolmivaiheisesta mallista ja STEAM-lähestymistavasta.Menetelmässä painotetaan tieteen merkitystä yhteiskunnassa, edistetään taidetta välineenä luonnontieteiden ja luonnontieteiden opetuksessa ja kannustetaan oppijakeskeiseen lähestymistapaan ja käytännön toimintaan.
OTA-oppimismenetelmän tavoitteena on tarjota oppilaille positiivinen oppimiskokemus, lisätä heidän luontaista kiinnostustaan tieteeseen ja vahvistaa heidän ymmärrystään siitä, että tiede kuuluu kaikkien arkeen.