數學思想是指人們對數學理論和内容的本質認識。數學方法是數學思想具體化，是數學解決問題的策略和程序。二者都以數學知識為載體，在本質是相同的成分，通常将相互連接的共同成分合稱為熟悉思想方法。數學主要有四大思想方法，即函數與方程、轉化與化歸、分類讨論和數形結合。
函數與方程——函數思想是指用函數的概念和性質去分析問題、轉化問題和解決問題。方程思想是從問題的數量關系入手，運用數學語言将問題中的條件轉化為數學模型（方程、不等式或方程與不等式的混合組），然後通過解方程（組）或不等式（組）來使問題獲解。如，笛卡兒的方程思想是：實際問題→數學問題→代數問題→方程問題。有時，還進行函數與方程的互相轉化，達到解決問題的目的，比如方程可看作求函數的零點，函數的求值可看作解方程。
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數形結合——數形結合包含“以形助數”和“以數輔形”兩個方面，其應用大緻可分為兩種情形：或者是借助形的生動和直觀性來闡明數之間的聯系，即以形作為手段，數為目的，比如應用函數的圖像來直觀地說明函數的性質；或者借助于數的精準性和規範嚴密性來闡述某些形的某些屬性，即以數作為手段，形作為目的，如應用曲線的方程來精準地闡述曲線的幾何性質。數形結合的思想方法，其實質是将抽象的數學語言與直觀的圖像結合起來，關鍵是代數問題與圖形之間的相互轉化，它可以使代數問題幾何化，也可以使幾何問題代數化。
數學思想方法對我們認識、分析和解決問題有非常重要的作用，它告訴我們怎樣思考、從什麼角度去思考。數學思想方法是數學内容價值的核心體現，是一種觀念形态的策略創造，它指引人們如何用數學的眼光、數學的方法去透視事物、提出概念、解決問題。
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