Das Medium des Lernvideos rückt zunehmend ins Interesse von Lehrkräften zur Vermittlung mathematischer Inhalte. Lernvideos entfalten ihren größten Nutzen, wenn sie inhaltlich ergänzend zu traditionellen Unterrichtsmedien verwendet werden, wie beispielsweise im Rahmen der Flipped-Classroom-Methode. Zur konkreten Umsetzung geflippten Mathematikunterrichts existiert allerdings kein Standardverfahren. Daher werden in dieser Arbeit zunächst theoriegeleitet fachbezogene Gestaltungselemente geflippten Fachunterrichts konzeptualisiert. Diese beziehen sich auf das Anspruchsniveau des Lernvideoinhalts (gering oder erhöht), die Art dieses Videoinhalts (Einführungs- oder Lösungsbeispielvideos) sowie die Art des Übens in der Präsenzphase (erweitertes Einüben im eigenen Tempo oder Bearbeitung eines Vertiefungsproblems). Diese werden in einer Mixed-Methods-Studie hinsichtlich ihrer Eignung zur Gestaltung von Mathematikunterricht und des zu erwartenden Lernerfolgs im Vergleich zum Regelunterricht untersucht. Die Ergebnisse zeigen einige besonders geeignete Gestaltungsvarianten geflippten Mathematikunterrichts für die Schulpraxis auf, mit denen Teile der Lernenden einen verbesserten Lernerfolg im Vergleich zum Regelunterricht zeigen.