Le raisonnement mathématique fait appel à des règles d'inférence et de déduction faisant intervenir des définitions, des énoncés admis comme prémisses, des lois ou propriétés, des résultats préalablement obtenus également par raisonnement, dans le but de démontrer des hypothèses ou des conjectures. Dans son processus, le raisonnement mathématique se distingue de l'intuition, de la prémonition, de la révélation, par exemple, dans le fait qu'il progresse uniquement par l'application de règles précises appliquées à des concepts abstraits dont les propriétés sont clairement énoncées (admises comme axiomes ou démontrées).