數學思想的層次要高於數學知識和具體的數學觀點，而低於哲學和一般科學思想，基本數學思想作為數學思想的奠基性或總括性成分，統攝著數學的全部概念和方法。因此，依賴數學思想可以將數學概念、定理、方法等知識內容，籠絡到自己的認知結構當中。
數學的基礎主要包括計算基礎、統計基礎、分析基礎。而在這三種基礎之上，又有幾種基礎的數學思想：符號化和變量思想，集合思想；公理化與結構思想；隨機與統計思想；化歸與辯證思想；模型與實驗的思想。在基礎的數學思想上又會衍生出其他的數學思想，比如符號和變量思想衍生出函數和方程思想，函數思想關聯著集合、映射思想，序數組與圖形中點的對應關係衍生出數形結合思想等等，從而使得基本數學思想及其衍生的數學思想，形成了一個結構性很強的網絡結構。
一種數學思想往往概括了許多不同的知識和方法。比如解代數方程的基本思想方法：
解整式方程，通過配方、因式分解或其他恆等變形，設法變換為一元一次方程求解；分式方程就要考慮去分母，將問題變換為整式方程；同樣地，對無理方程要首先去根號，變換為有理方程，必要的話再轉為整式方程；高次方程要變換為一次或二次方程的標準形式；多元方程的方向是消元，轉換為一元方程。