בין תחומי המדעים, המתמטיקה נחשבת למדע הטהור ביותר. חוקרים ובעלי תפקידים שסיימו לימודים מתקדמים במתמטיקה נמצאים בחזית הפיתוח והמחקר בכל ענפי התעשייה. המתמטיקה מהווה בסיס לכל שאר המדעים ולכל התפתחות טכנולוגית, על כן השכלה רחבה במתמטיקה משרתת את החברה במסעה אל עבר הקדמה ומסייעת בכל תחומי החיים. מתמטיקה חיונית להתפתחות הרפואה, המחשבים, לבניית מערכות בטחוניות ומערכות תקשורת משוכללות.

בין התכניות המוצעות לסטודנטים בתואר שני: מתמטיקה עיונית - תכנית שנועדה להרחיב ולהעמיק את הידע וההשכלה במקצועות הבסיסיים והמתקדמים במתמטיקה. בתכנית נלמד מספר רב של נושאים ביניהם: אנליזה, קומבינטוריקה ותורת הגרפים, תורת הפונקציות, תורת ההסתברות, משוואות דיפרנציאליות ועוד. מתמטיקה שימושית - תכנית שנועדה להקנות ידע מתמטי מתקדם בשיטות אנליטיות וחישוביות ופתרון בעיות במדעים ובטכנולוגיה. סטטיסטיקה וחקר ביצועים - תכנית שמכשירה את לומדיה בגישות, במודלים ובכלים מתמטיים וחישוביים המאפשרים לנתח ולפתור בעיות. מתמטיקה ומחשבים - מכירה לסטודנטים כלי מחקר ופיתוח ושימושיים חדשניים של אלו במחשבים וטכנולוגיה.

חלק ניכר ממוסדות הלימוד לתואר שני במתמטיקה מציעים מסלולים מחקריים במטרה שבוגרי התואר ימשיכו ללימודי דוקטורט ויצטרפו לסגל המחקר וההוראה של החוג. חלק ממוסדות הלימוד מציע גם מסלולים עיוניים שבסיומם מוגשת עבודת גמר שאינה מחקרית ותכנית זו מתאימה בעיקר למורים ולבעלי מקצועות שאינם מעוניינים בהמשך קריירה אקדמית. בנוסף על כך, המוסדות השונים מציעים תכניות מגוונות ללימודי מתמטיקה בשילוב תחום התמחות נלווה.

לימודי תואר שני במתמטיקה יאפשרו לבוגרים לעסוק בהוראת המתמטיקה או להשתלב בשימושים התעשייתיים הנעשים בה. בוגרי המסלול המחקרי יוכלו להשתלב באקדמיה וכן להמשיך בלימודים ובמחקר. הלימודים מתקיימים במסלול מחקרי (עם תזה) או במסלול עיוני (ללא תזה), כאשר הראשון מאפשר המשך ללימודי תואר שלישי.

לימודי תואר מוסמך אוניברסיטה במתמטיקה הינם מעניינים ומאתגרים ולכן דורשים ידע אקדמי קודם ברמה גבוהה, בהתאם לכן הלימודים פונים בראש ובראשונה לבוגרי תואר ראשון במתמטיקה, אך לא רק, וגם בוגרי תארים ראשונים מתחומי ההנדסה או מדעים מדוייקים ייתכן וימצאו עניין בלימודים אלו. חשוב לציין כי בוגרי תואר ראשון שאינו מתמטיקה ייתכן ויידרשו בהשלמות של קורסי ליבה בהתאם לדרישות החוג.
הלימודים פונים לאלו המעוניינים להרחיב את ידיעותיהם במחקר מעמיק בתחומי המתמטיקה השונים. הסטדונטים ירחיבו את תחומי התמחותם וירכשו כלים ומיומנות שיאפשרו להם לעבוד בצורה עצמאית בתחום התמחותם ולסייע בפתרון בעיות מתמטיות מסובכות בתחומים הטכניים, המדעיים והכלכליים.

תנאי הקבלה לתואר מוסמך אוניברסיטה במתמטיקה משתנים ממוסד לימודים אחד למשנהו. באופן כללי, על המועמדים להיות בעלי תואר ראשון במתמטיקה, או בוגר תואר ראשון מתחומי ההנדסה או המדעים המדוייקים (פיזיקה, כימיה, ביוכימיה, סטטיסטיקה ועוד). מועמד שאינו בעל תואר ראשון במתמטיקה ייתכן ויחויב בהשלמת קורסי ליבה בהתאם לדרישות החוג. ברוב מוסדות הלימוד המועמדים יצטרכו להציג גיליון ציונים עם ממוצע ציוני תואר ראשון של 80 לכל הפחות, ישנם מוסדות לימוד שמחמירים אף יותר ומציבים דרישת סף של ממוצע מינימלי העומד על 85. 
חשוב לציין כי תנאי הקבלה יכולים להשתנות מעת לעת ולכן מומלץ להתעדכן מול מזכירות החוג במוסדת הלימודים הרלוונטי. 

משך הלימודים לתואר שני במתמטיקה משתנה בין מוסד אחד למשנהו, אך באופן כללי ניתן לומר כי משך הלימודים אורך כשנתיים, כאשר קיימים שני מסלולים לתוכנית: המסלול המחקרי אשר כולל הגשת עבודת גמר מחקרית (תזה) בסופו, ומסלול מקצועי אשר אינו כולל הגשת תזה. המסלול המחקרי נמשך זמן רב יותר ובדרך כלל ניתנת הארכה של כשנה לשם השלמת עבודת המחקר. 

חשוב לדעת כי חלק משמעותי ממוסדות הלימוד מציעים השתלבות במסלול הלימודים במתכונת לימודים שאינה לימודי יום, כגון: לימודי ערב ולימודים בימי שישי בוקר. אפשרות זו מהווה פתרון עבור המעוניינים להצטרף ללימודים אלו אך אין ביכולתם לפנות את יומם לטובת הלימודים עקב התחייבויות קודמות כמו עבודה, לימודים או כל התחייבות אחרת. כך יוכלו ללמוד בשעות ובזמנים המתאימים להם ביותר.

לימודי תואר מוסמך אוניברסיטה במתמטיקה מכשירים בוגרים אשר ישתלבו במגוון רחב של משרות ותפקידים בכירים בתעשייה בתפקידי מפתח משמעותיים. לכן, באופן טבעי הלימודים הינם עמוסים וכוללים מגוון רחב של נושאי לימוד, תחומים שונים וקורסים, וביניהם: משוואות דיפרנציאליות ואינטגרליות, הסתברות, חשבון אינפיניטסימלי, תורת הקבוצות, סטטיסטיקה, תורת הקירובים, שימושי מחשב, בקרה, אנגלית טכנית, פיסיקה, אופטימיזציה, אנליזה נומרית, תורה ארגודית, קמירות, תורת ההצגות.

מתמטיקאים משמשים כחוד החנית של הפיתוח הטכנולוגי בתעשייה הישראלית על תחומיה השונים וכן במחקר האקדמי. על כן, בפני בוגרי תואר מוסמך אוניברסיטה במתמטיקה, הנחשבים עובדים מבוקשים בשוק העבודה ומשתלבים במשרות בכירות הנמצאות בראש טבלאות השכר ביחס למקצעות אחרים, עומדות אפשרויות תעסוקה רבות ומגוונות, כגון: אנליזה נומרית, מודליזציה של מגוון בעיות בתעשיה, אנליסטים, פיתוח וחקירות אלגוריתמים. כמו כן, הבוגרים יוכלו להשתלב במגוון רחב של מקומות עבודה ובהם: מכוני מחקר, חברות הייטק, משרדי ממשלה, מוסדות פיננסים, מערכת הביטחון, חברות ביטוח, בנקים חברות אשראי וחברות צריכה. 

בנוסף, בוגרי תואר שני במתמטיקה יוכלו להמשיך ללימודי דוקטורט, ולאחריו להשתלב כמרצים וחוקרים בסגל ההוראה במוסדות להשכלה גבוהה. כמו כן, הבוגרים יוכלו להשתלב במערכת החינוך כמורים ורכזי מתמטיקה, וזאת לאחר שישלימו לימודי תעודת הוראה. 

בוגרי תואר מוסמך אוניברסיטה במתמטיקה אשר ירצו להעמיק אף יותר בלימודיהם ולעסוק במחקר מעמיק, יוכלו להמשיך ללימודי תואר שלישי. על המועמדים לדוקטורט להגיש הצעת מחקר לקראת בחינת המועמדות בפני ועדת בוחנים, וכן לעמוד בדרישות נוספות מטעם הפקולטות. מסיימי המסלול יוכלו להשתלב בסגל ההוראה במוסדות להשכלה גבוהה ולערוך מחקרים מובילים ופורצי דרך בתחומם. 

כמו כן, יוכלו בוגרי תואר שני במתמטיקה להשלים לימודי תעודת הוראה ולהשתלב בתחום ההוראה דרך משרד החינוך. במסגרת לימודי תעודת הוראה הבוגרים יוכשרו להעברת חומר הלימוד המבוקש לתלמידים תוך שימוש באסטרטגיות ומיומנויות הוראה שונות ומגוונות.