Durch die direkte Proportionalität können Zusammenhänge zwischen zwei Größen beschrieben werden. In der folgenden Übersicht sind Merkmale solcher Zusammenhänge dargestellt. Jedes Merkmal kann zur Definition der direkten Proportionalität verwendet werden.

1. Je größer die Werte der einen Größe, desto größer werden die der anderen Größe. Wird der Wert einer Größe verdoppelt, so verdoppelt sich auch der zugehörige Wert der anderen Größe.
2. Alle Quotienten einander zugeordneter Werte sind gleich. Der Quotient entspricht dem Proportionalitätsfaktor k. (Quotientengleichheit)
3. Der Wert der zugeordneten Größe ist immer das gleiche Vielfache des Wertes der ersten Größe. Der stets gleiche Faktor heißt Proportionalitätsfaktor k. Es gilt die Gleichung y =  k ∙ x.
4. Das Verhältnis von 2 Werten der einen Größe ist gleich dem Verhältnis entsprechender Werte der anderen Größe.
5. Wird der Zusammenhang graphisch dargestellt, so liegen alle Punkte auf einer Geraden, die durch den Koordinatenursprung verläuft und nicht mit den Achsen zusammenfällt.

Es sollte in der Regel die Bezeichnung „proportional“ verwendet, d. h. auf den Zusatz „direkt“ verzichtet werden. Dies entspricht dem üblichen Sprachgebrauch in der Mathematik, den Naturwissenschaften und dem späteren Mathematikunterricht. Auf das Zeichen ~ kann auch verzichtet werden, da es zu Verwechslun­gen führen kann (rund, ähnlich) und nicht unbedingt benötigt wird.

Die dynamischen Betrachtungen zur Veränderung einer Größe beim Verdoppeln, Halbieren usw. der an­deren Größe (Merkmal 1) sind bei ganzzahligen Werten für die Schüler inhaltlich gut zu verstehen und können zum Nachweis der Proportionalität verwendet werden. Sie sind innermathematisch für das Verständnis des Dreisatzes wichtig, der auch eine Möglichkeit für die Berech­nung von interes­sierenden Werten ist.

Aus fachübergreifender Sicht sollte die Konstanz (Gleichheit) eines bestimmten Ver­hältnisses als ein wesentliches Merkmal eines proportionalen Zusammenhangs herausgestellt werden (Merkmal 2). Als Verhältnis wird dabei der Bezug einer Größe auf eine Einheit der anderen angesehen, was die Formulierung „pro“ zum Ausdruck bringt. (z. B. Preis pro Kilogramm, Verbrauch pro 100 km, Weg pro Stunde). Dies muss nicht allgemein formuliert, sondern kann an Beispie­len verdeutlicht werden.

Analog zu den Bedin­gungen eines gesetzmäßigen Zusammenhangs in den Naturwissenschaften ist die Konstanz des Proportionalitätsfaktors eine Bedingung für die Proportionalität des Zusammenhangs.

Beispiele:

• Der Preis für ein Getränk ist proportional zur Anzahl der Flaschen, wenn sich der Preis pro Flasche nicht ändert, unabhängig wie viel man kauft.
• Der Preis für ein Waschmittel ist nicht proportional zur gekauften Menge, da der Preis pro Kilogramm bei größeren Verpackungen geringer ist.
• Der Weg ist proportional zu der gefahrenen Zeit, wenn die Geschwindigkeit konstant bleibt.
• Der Fahrpreis eines Taxis ist nicht proportional zur Kilometerzahl, da der Preis pro Kilometer wegen eines festen Grundpreises nicht gleich bleibt.

Wenn sich die Gleichheit des Verhältnisses der Größen nicht aus dem Sachverhalt ergibt oder noch überprüft bzw. erst gefunden werden muss, müssen die Quotienten der zugeordneten Werte der Größen ermittelt werden. Die so überprüfte Quotientengleichheit dient also zum Nachweis der Pro­portionalität und kann dann zur Berechnung fehlender Werte der zugeordneten Größe genutzt werden. Weiterhin kann der Proportionalitätsfaktor in einigen Fällen als neue Größe interpretiert werden (z.B. als Geschwindigkeit, Leistung)

Das Merkmal 3 kann in vielen Fällen ebenfalls gut zur Feststellung der direkten Proportionalität verwendet werden. Es bereitet das Arbeiten mit Funktionsgleichungen vor und ist für die Anwendung der Proportionalität im Physikunterricht von Bedeutung. Dort werden proportionale Zusammenhänge meist durch Formeln ausgedrückt (m = ρ ∙ V, s = v ∙ t). Inhaltlich lässt sich das Merkmal weniger gut aus dem Sachverhalt ableiten, als die Merkmale 1 und 2. Es setzt zudem die Bestimmung des Proportionalitätsfaktors voraus, der oft nicht gegeben ist.

Das Verständnis für die Gleichheit von Verhältnissen aus je einer Größenart (Merkmal 4)  ist für Schüler schwer zu verstehen. Es kann für den Nachweis der Proportionalität  genutzt werden, sollte aber wegen des sehr formalen Charakters nicht weiter betrachtet werden.

Grafische Darstellungen (Merkmal 5) dienen der Vorbereitung des grafischen Könnens beim Arbeiten mit Funktionen und festigen die Fähigkeiten der Schüler beim Arbeiten mit Koordinatensystemen. Dieses Merkmal sollte daher oft in die Betrachtungen zur Proportionalität eingeschlossen werden, wobei darauf zu achten ist, dass in vielen Anwendungsbeispielen diskrete Werte wie z.B. Anzahlen benutzt werden, bei denen im Koordinatensystem nur Punkte gezeichnet werden dürfen. Die Gerade, auf der die Punkte liegen, ist nur ein gedankliches Objekt, das nicht eingezeichnet werden sollte.