본 연구의 목적은 2×2 성취목표 관점에서 중고등학생들의 체육 성취목표 프로파일에 따른 운동능력믿음과 기본 심리적 욕구의 차이를 알아보는 것이다. 검사지의 탐색적 요인분석을 위한 1차 조사에 276명, 확인적 요인분석과 군집분석을 위한 2차 조사에 706명의 남녀 중고등학생이 참여하였다. 군집분석의 결과 3개의 유의미한 군집들이 확인되었다. 숙달목표성향이 높은 학생이 운동능력이 증가된다는 믿음이 강하고, 보통의 목표성향을 가진 학생은 운동능력이 안정적이라는 믿음이 더 높았다. 또한 숙달목표성향이 높은 학생일수록 체육수업에 대한 세 가지 기본 심리적 욕구만족 수준이 가장 높았다. 본 결과는 성취목표 프로파일에 따른 시사점과 관련하여 논의되었다.