Matematiki uporabljajo svoje napredno znanje o številih in znanosti za reševanje teoretičnih problemov, vrednotenje eksperimentov in anket ter razvoj praktične statistike, ki se uporablja v inženirstvu in poslovanju. Večina strokovnjakov je specializiranih za teoretične raziskave ali uporabne matematične študije. Delovna mesta matematikov je mogoče najti v velikem številu različnih okolij, vključno z raziskovalnimi institucijami, industrijami in podjetji, vladnimi agencijami, vojaškimi vejami in univerzami.
Teoretična in raziskovalna dela matematika vključujejo razvoj novih enačb in formul, reševanje dolgoletnih ugank in predlaganje teorij, ki pojasnjujejo naravne pojave. Številni matematiki delajo v raziskovalnih laboratorijih na zasebnih ustanovah in univerzah, preučujejo prejšnje raziskave in neutrudno iščejo smiselne povezave med števili in teorijami. Strokovnjak običajno porabi mesece ali celo leta, ko poskuša dokazati teorijo ali razviti nov matematični koncept. Teoretični matematiki pogosto napišejo podrobne znanstvene prispevke o svojem delu in svoje ugotovitve predstavijo drugim strokovnjakom na tem področju. Mnogi strokovnjaki se odločijo postati univerzitetni profesorji, ki bodo poučevali teorijo števil in raziskovalne tehnike naslednji generaciji matematikov.
Strokovnjaki, ki so specializirani za uporabno matematiko, raziskujejo in razvijajo novo opremo in izdelke, arhitekturne zasnove in poslovne načrte. Delovna mesta matematikov v industrijskih ali poslovnih okoljih lahko vključujejo uporabo matematike in statistike za ustvarjanje učinkovitih proizvodnih sistemov, tržnih tehnik ali računalniških programov. Inženirska podjetja običajno najemajo matematike za izračun meritev za najvarnejše in najbolj praktične zasnove različnih struktur, kot so nebotičniki, predori in mostovi. Posamezniki, ki se zaposlijo pri geoloških in okoljskih organizacijah, analizirajo trende v vulkanski ali potresni dejavnosti, razlagajo obnašanje rastlin in živali, napovedujejo vremenske vzorce in določajo stopnje onesnaženosti na določenem območju.
Obstaja veliko povpraševanje po usposobljenih matematikih v različnih vladnih agencijah in vojaških mestih. Mnogi strokovnjaki svoje znanje matematičnih načel uporabljajo pri razvoju natančnejšega orožja in vojaških strategij. Visoko usposobljeni matematiki bodo morda pozvani, da prevedejo kodirana sporočila ali razbijejo šifre, ki so jih prestregli sovražniki. Zvezne vesoljske agencije, kot je Nacionalna uprava za aeronavtiko in vesolje v Združenih državah Amerike, najemajo strokovnjake za pomoč pri načrtovanju satelitov in vesoljskih ladij, določajo ustrezne poti in trajektorije letenja ter analizirajo tveganja, povezana z vesoljskimi misijami.
Za pridobitev večine matematičnih delovnih mest morajo posamezniki običajno imeti doktorat. Intenzivno usposabljanje teoretične ali uporabne matematike v razredu je bistvenega pomena za razvoj veščin, potrebnih za prihodnjo kariero. Številni doktorski študenti so specializirani za določeno matematično področje, kot sta statistična ali ekonomska analiza, da bi jih pripravili na delo matematike v vladi ali industriji. Tisti, ki nameravajo poučevati na visokih šolah in univerzah, se lahko odločijo tudi za obsežno izobraževanje in komunikacijske tečaje.