結構
許多如數、函式、集合等數學物件都有著內含的結構。這些物件的結構性質被探討於群、環、體及其他本身即為此物件的抽象系統中。此為抽象代數的領域。在此有一個很重要的概念，即向量，且廣義化至向量空間，並研究於線性代數中。向量的研究結合了數學的三個基本領域：數量、結構及空間。向量分析則將其擴充套件至第四個基本的領域內，即變化。
空間
空間的`研究源自於歐式幾何。三角學則結合了空間及數，且包含有非常著名的勾股定理。現今對空間的研究更推廣到了更高維的幾何、非歐幾何及拓撲學。數和空間在解析幾何、微分幾何和代數幾何中都有著很重要的角色。在微分幾何中有著纖維叢及流形上的計算等概念。在代數幾何中有著如多項式方程的解集等幾何物件的描述，結合了數和空間的概念;亦有著拓撲群的研究，結合了結構與空間。李群被用來研究空間、結構及變化。
基礎
為了搞清楚數學基礎，數學邏輯和集合論等領域被髮展了出來。德國數學家康托爾(1845-1918)首創集合論，大膽地向“無窮大”進軍，為的是給數學各分支提供一個堅實的基礎，而它本身的內容也是相當豐富的，提出了實無窮的思想，為以後的數學發展作出了不可估量的貢獻。
集合論在20世紀初已逐漸滲透到了各個數學分支，成為了分析理論，測度論，拓撲學及數理科學中必不可少的工具。20世紀初，數學家希爾伯特在德國傳播了康托爾的思想，把集合論稱為“數學家的樂園”和“數學思想最驚人的產物”。英國哲學家羅素把康託的工作譽為“這個時代所能誇耀的最巨大的工作”。
邏輯
數學邏輯專注在將數學置於一堅固的公理架構上，並研究此一架構的成果。就其本身而言，其為哥德爾第二不完備定理的產地，而這或許是邏輯中最廣為流傳的成果。現代邏輯被分成遞迴論、模型論和證明論，且和理論電腦科學有著密切的關聯性。
符號
也許我國古代的算籌是世界上最早使用的符號之一，起源於商代的占卜。
我們現今所使用的大部分數學符號都是到了16世紀後才被髮明出來的。在此之前，數學是用文字書寫出來，這是個會限制住數學發展的刻苦程式。現今的符號使得數學對於人們而言更便於操作，但初學者卻常對此感到怯步。它被極度的壓縮：少量的符號包含著大量的訊息。如同音樂符號一般，現今的數學符號有明確的語法和難以以其他方法書寫的訊息編碼。