본 연구는 고등학생의 외현화 및 내재화 문제행동에 영향을 미치는 주요 변수를 확인하고, 변수간 구조적 관계를 검증하는 데 목적이 있다. 이를 위해 한국청소년정책연구원의 한국아동·청소년패널 조사 2018(KCYPS 2018) 초4 코호트 7차년도(407개교 고등학교 1학년 1,696명) 자료에 다층자료 속성을 고려할 수 있는 벌점화 일반화선형혼합모형을 적용하여 외현화 및 내재화 문제행동에 영향을 미치는 주요 변수를 탐색하였다. 이후 선행연구에서 제시된 이론적 근거를 토대로, 주요 변수 간 직· 간접효과를 살펴보기 위하여 벌점화 다층 구조방정식 모형을 적용하였다. 주요 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 벌점화 일반화선형혼합모형을 통해 고등학생의 외현화 및 내재화 문제행동에 공통적으로 도출된 주요 변수는 스마트폰 의존도, 부정적 양육태도, 친구관계, 학업무기력, 진로적응력으로 나타났다. 둘째, 벌점화 다층 구조방정식 모형 분석 결과, 학생 수준에서 스마트폰 의존도와 부정적 양육태도는 외현화 및 내재화 문제행동에 대한 직접효과가 확인됨과 동시에, 학업무기력을 매개로 한 간접효과 역시 유의하게 나타나 그 효과가 더욱 강화되는 것으로 나타났다. 또한 스마트폰 의존도와 부정적 양육태도의 경우 학업무기력과 진로적응력을 통해 내재화 문제행동에 대한 순차적 매개효과를 확인하였다. 반면 친구관계는 학생 및 학교 수준에서 문제행동에 대한 직접효과가 있는 것으로 나타났다. 이러한 연구결과를 토대로 고등학생의 외현화 및 내재화 문제행동을 완화하기 위한 개입 방안을 제시하였다.