Matematikai naudoja savo pažangias skaičių ir mokslo žinias spręsdami teorines problemas, vertindami eksperimentus ir apklausas bei kurdami praktinę statistiką, kuri bus naudojama inžinerijoje ir versle. Dauguma ekspertų specializuojasi arba teoriniuose tyrimuose, arba taikomosiose matematinėse studijose. Matematiko darbo vietų galima rasti daugelyje skirtingų vietų, įskaitant mokslinių tyrimų institucijas, pramonės šakas ir įmones, vyriausybines agentūras, karinius padalinius ir universitetus.
Teoriniai ir tiriamieji matematiko darbai apima naujų lygčių ir formulių kūrimą, ilgalaikių galvosūkių sprendimą ir gamtos reiškinius paaiškinančių teorijų siūlymą. Daugelis matematikų dirba mokslinių tyrimų laboratorijose privačiose institucijose ir universitetuose, nagrinėja ankstesnius tyrimus ir nenuilstamai dirba, kad surastų prasmingus ryšius tarp skaičių ir teorijų. Ekspertas paprastai praleidžia mėnesius ar net metus bandydamas įrodyti teoriją arba sukurti naują matematinę koncepciją. Teoriniai matematikai dažnai rašo išsamius mokslinius straipsnius apie savo darbą ir pateikia savo išvadas kitiems šios srities ekspertams. Daugelis specialistų pasirenka tapti universiteto profesoriais, mokydami skaičių teorijos ir tyrimų metodus naujos kartos matematikams.
Profesionalai, kurie specializuojasi taikomosios matematikos tyrimuose ir kuria naują įrangą bei produktus, architektūrinius projektus ir verslo planus. Matematiko darbai pramonės ar verslo aplinkoje gali apimti matematikos ir statistikos naudojimą kuriant veiksmingas gamybos sistemas, rinkodaros metodus ar kompiuterines programas. Inžinerijos įmonės dažniausiai samdo matematikus, kad jie apskaičiuotų saugiausių ir praktiškiausių įvairių konstrukcijų, tokių kaip dangoraižiai, tuneliai ir tiltai, matavimus. Asmenys, kurie įsidarbina geologijos ir aplinkosaugos organizacijose, analizuoja vulkaninio ar seisminio aktyvumo tendencijas, paaiškina augalų ir gyvūnų elgseną, prognozuoja oro sąlygas ir nustato taršos lygį tam tikroje vietovėje.
Yra didelė kvalifikuotų matematikų paklausa įvairiose vyriausybinėse agentūrose ir kariniuose postuose. Daugelis ekspertų savo žinias apie matematinius principus taiko kurdami tikslesnius ginklus ir karines strategijas. Aukštos kvalifikacijos matematikų gali būti paprašyta išversti užkoduotus pranešimus arba sulaužyti šifrus, kuriuos perėmė priešai. Federalinės kosmoso agentūros, tokios kaip JAV Nacionalinė aeronautikos ir kosmoso administracija, samdo ekspertus, kurie padėtų projektuoti palydovus ir erdvėlaivius, nustatyti tinkamas skrydžio trajektorijas ir trajektorijas bei analizuoti su kosminėmis misijomis susijusią riziką.
Norėdami gauti daugumą matematiko darbų, asmenys paprastai turi turėti daktaro laipsnį. Intensyvus teorinės arba taikomosios matematikos mokymas klasėje yra būtinas norint ugdyti įgūdžius, reikalingus būsimai karjerai. Daugelis doktorantų specializuojasi konkrečioje matematikos srityje, pavyzdžiui, statistinėje ar ekonominėje analizėje, kad paruoštų juos matematiko darbams vyriausybėje ar pramonėje. Tie, kurie planuoja dėstyti kolegijose ir universitetuose, taip pat gali pasirinkti išsamius švietimo ir komunikacijos kursus.