Το Τμήμα Μαθηματικών έχει ως αποστολή την καλλιέργεια και ανάπτυξη της μαθηματικής σκέψης, την αναζήτηση και επεξεργασία θεωρητικών μοντέλων για την ερμηνεία πρακτικών και θεωρητικών προβλημάτων και την κατάρτιση επιστημόνων για τις ανάγκες της εκπαίδευσης, της οικονομίας και της έρευνας.
Το κάθε Τμήμα διαιρείται σε Τομείς. Ο Τομέας συντονίζει τη διδασκαλία μέρους του γνωστικού αντικειμένου του Τμήματος που αντιστοιχεί σε συγκεκριμένο πεδίο της επιστήμης. Όργανα του Τομέα είναι η Γενική Συνέλευση και ο Διευθυντής.
Το Τμήμα Μαθηματικών του Πανεπιστημίου Αθηνών για τον καλύτερο συντονισμό της διδασκαλίας των μαθημάτων του γνωστικού του αντικειμένου, διαρθρώνεται σε πέντε Τομείς με αντίστοιχο μέρισμα γνωστικού αντικειμένου ενός εκάστου:
- Άλγεβρας και Γεωμετρίας: Άλγεβρα, Γεωμετρία, Θεωρία Αριθμών, Διακριτά Μαθηματικά.
- Μαθηματικής Ανάλυσης: Μαθηματική Ανάλυση, Εφαρμοσμένη Ανάλυση, Διαφορικές Εξισώσεις.
- Στατιστικής και Επιχειρησιακής Έρευνας: Πιθανότητες και Στοχαστικές Διαδικασίες, Στατιστική, Επιχειρησιακή Έρευνα, Θεωρία Παιγνίων, Συνδυαστική, Ασφαλιστικά και Χρηματοοικονομικά Μαθηματικά.
- Διδακτικής των Μαθηματικών: Διδακτική των Μαθηματικών, Ιστορία των Μαθηματικών, Φιλοσοφία των Μαθηματικών, Επιστημολογία.
- Εφαρμοσμένων και Υπολογιστικών Μαθηματικών: Εφαρμοσμένα Μαθηματικά, Διαφορικές Εξισώσεις, Αριθμητική Ανάλυση, Μαθηματική Λογική, Υπολογιστική Επιστήμη, Μαθηματικά της Πληροφορικής, Διακριτά Μαθηματικά.