Abituraufgaben haben einen besonderen Stellenwert für die Qualitätsentwicklung im Bildungssystem. Forschungsergebnisse zeigen, dass Merkmale wie das Aufgabenformat, der Inhaltsbezug und die mit der Aufgabenlösung verbundenen kognitiven Anforderungen die Qualität der Leistungsmessung in schriftlichen Prüfungen beeinflussen. Vor diesem Hintergrund wurden schriftliche Abituraufgaben aus dem Fach Biologie in Bezug auf schwierigkeitsgenerierende Aufgabenmerkmale analysiert und mit den Prüfungsleistungen von Abiturientinnen und Abiturienten in Beziehung gesetzt. Es zeigt sich, dass die Schwierigkeit der Abituraufgaben hauptsächlich anhand kognitiver Anforderungen erklärt werden kann. Diese werden als Anforderungsbereiche (AFB) bei der Aufgabenentwicklung variiert und hängen systematisch mit fachspezifischen Anforderungen an die Informationsverarbeitung, an die Nutzung von Fachwissen und an die Lösungswege zusammen. Die Vorgabe der Bearbeitung von zwei Themenbereichen trägt dazu bei, mögliche Schwierigkeitsunterschiede der Themenbereiche anzugleichen. Durch die Kontrolle von Aufgabenstrukturmerkmalen, wie z. B. der Anzahl der Operatoren, können die Abituraufgaben optimiert werden. Die vorliegenden empirischen Forschungsergebnisse bieten einen Orientierungsrahmen für die Weiterentwicklung schriftlicher Abiturprüfungen im Fach Biologie. Sie können darüber hinaus für die Entwicklung von Standards und für die Abiturvorbereitung genutzt werden.