หลักสูตรวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาคณิตศาสตร์ เริ่มเปิดสอนตั้งแต่ปี พ.ศ. 2483 และเปิดสอนหลักสูตรวิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต สาขาวิชาคณิตศาสตร์ ในปีพ.ศ. 2523  ถือเป็นแหล่งเรียนรู้ทางคณิตศาสตร์ขั้นสูงแห่งแรกของประเทศไทย  มีลักษณะเด่นเฉพาะตัว คือ ความเข้มข้นทางคณิตศาสตร์ โดยมุ่งผลิตบัณฑิตให้มีความรู้ความสามารถด้านคณิตศาสตร์บริสุทธิ์และประยุกต์ที่มีมาตรฐานสากลและมีแนวทางการพัฒนาการสอนและการวิจัยที่สอดคล้องกับความต้องการของประเทศ  รักษาเสถียรภาพความเป็นสถาบันชั้นนำของประเทศรวมทั้งผลิตบุคลากรทางด้านคณิตศาสตร์ที่มีความรู้ความสามารถในการคิดและปฏิบัติ  มีความสามารถในการวิเคราะห์และสังเคราะห์  พัฒนาวิชาการที่เป็นองค์ความรู้ใหม่  เพื่อให้ได้องค์ความรู้ที่แข็งแกร่งเป็นที่พึ่งของประชาคมคณิตศาสตร์ตลอดจนศาสตร์อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง และสร้างผลงานวิจัยเป็นที่ยอมรับในระดับชาติและระดับนานาชาติ  พร้อมทั้งมีคุณธรรม  มีความเป็นผู้นำและมีความรับผิดชอบต่อสังคม

          นอกจากนี้ หลักสูตรฯ มีคณาจารย์หลากหลายสาขาวิชาที่เชี่ยวชาญและเป็นที่ยอมรับในวงวิชาการทั้งในประเทศและต่างประเทศ  อีกทั้งยังมีทรัพยากรทางการเรียนรู้อย่างเพียบพร้อม จนอาจกล่าวได้ว่าเป็นแหล่งเรียนรู้ที่สามารถรองรับความสนใจด้านต่าง ๆ รวมทั้งมีสาขางานวิจัยหลากหลาย เช่น  Algebra & Number Theory, Combinatorics & Graph Theory, Analysis, Probability Theory & Statistics, Mathematical Logic, Topology & Geometry, and Applied Mathematics

          ในส่วนความร่วมมือกับมหาวิทยาลัยต่างประเทศ หลักสูตรฯ ได้ทำข้อตกลงหลักสูตร Double-Degree Master’s Program in Mathematics กับ Graduate School of Natural Science and Technology, Kanazawa University University  เพื่อเสริมความเข้มแข็งทางวิชาการและการวิจัย และเพิ่มประสบการณ์ในการเรียนและการทำวิทยานิพนธ์ทั้งสองมหาวิทยาลัย  ซึ่งสอดคล้องกับยุทธศาสตร์ระดับชาติ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของความมุ่งมั่นในการก้าวไปสู่ความเป็นสากลและความเป็นเลิศทางวิชาการ