數學思維方法的形成與發展往往與數學家，哲學家對數學整體的哲學思辨相關，對數學不同的哲學思考會形成對數學不同的思維模式。同時，對數學不同的哲學理解也對數學中不同的方法給予不同思維層面的解釋。因此可以說，數學思維方法與數學哲學是密切相關的 。同時，我們也可以發現，數學思維方法與數學史，數學教育的觀念也有著密切的關聯。
不同數學哲學觀念形成不同的數學思維方法。
（一）古代數學哲學與數學思維方法
從歷史的角度來看待數學，人們並不是把數學看作是邏輯演繹化的數學思維方式和公理化的表述方式。事實上，中國古代文化中，就一直把數學看作是一種實用的「技藝」。有百科全書之稱的宋代沈括的巨著《夢溪筆談》就把數學的成果列入「卷十八技藝」之中。並把數學與「造弓有術」「活版印刷」等放在一起。由此可見，中國古代追求的是數學的準確，快捷的實用，因此它 不會強化邏輯演繹化模式的思維方法。相反，中國古代數學形成的模式化運算的操作技巧，表現了中國古代數學的非邏輯思維的類比，歸納，聯想等靈活的思維方法。
現代的數學教育，是我國走向世界之後接受的西方數學的教育模式。源於古希臘文化的西方數學教學模式，把數學看作是一種真理，把數學看作是歐氏幾何的公裡化的體系。古希臘的畢達哥拉斯認為「萬物皆數」，柏拉圖則通過對幾何圖形的分析提出了他的理念論的思想。在古希臘文化中，數學是表現世界的一種理性，這種數學哲學觀經過偶中中世紀宗教神學的放大，使數學成為西方文化的理性基石。正是這種西方的數學哲學觀，才使人們把數學看成是形式邏輯化模式的同義詞，把數學看成是公理化的模式。由此產生的數學思維就只能是嚴謹的，三段論式的形式化的邏輯思維。這也正是直到今天人們一提起數學就會想到公理化模式的原因。
對於中西古代傳統數學思維的比較，可以從對勾股定理的論證中得到啟示。
勾股定理在古希臘稱之為畢達哥拉斯定理，中西古代不同的思維特徵在勾股定理的證明中表現為完全不同的思維方式。
古希臘對這個定理作了三段論式的演繹推理論證（《幾何原本》命題47），如下圖：
作三邊上的正方形，又從三角形三個頂點引出5條輔助線，然後利用三段論式的演繹推理證明勾股定理。
中國古代數學家趙爽在《周髀算經注》中，用「勾股圓方圖」，簡練地總結了中國古代算學地思維方法。證明中運用了「弦圖」，如下圖：
趙爽稱四個勾股形面積為「朱實」，稱中間地小正方形面積為「黃實」。設a,b,c為勾股形地勾，股，弦，則一個朱實為1/2ab,四個朱實為2ab,黃實為（b-a）2 。於是得到
c2 =2ab+（b-a）2 =a2 +b2 。
比較而言，可以發現中國古代數學地思維方式完全不同於西方的三段論式的演繹規則。中國古代的數學思維利用直觀圖形，利用顏色，充分發揮主觀的直覺思維作用。古希臘數學也為證明命題運用圖形，但是這種圖形只能與命題中的已知條件相對應，圖形在演繹推理中只是一種輔助的手段。想反，中國古代數學中為證明命題使用的圖形，不僅是命題已知部分的視覺現象，而且還是專為證明所用的特殊的設計。它充分發揮直接論證的作用，即發揮主體直觀或稱為直覺的作用，而不顧及證明的邏輯效能。
（二）現代數學哲學與數學思維方法
西方的數學哲學經過早期圍繞數學對象實在性和數學真理性的討論之後，在19世紀中期開始逐漸進入了一個以數學基礎研究為中心的歷史時期。大約從1890年到1940年前後的50年的時間是一個「數學哲學的黃金時代」。形成了形式主義，邏輯主義，直覺主義三大派別的數學哲學觀。這三個數學哲學派別所形成的形式化的思維方法，邏輯化的思維方法及構造式的思維方法都對數學思維產生了重大影響。
近年來，數學哲學的研究得到了進一步的發展，數學家們開始逐漸接受一種模式化的數學哲學觀。這種觀點認為：數學是一個由問題，方法，語言等多種成分構成的複合體；它是一種（量化）模式的建構，這不僅指邏輯和直覺，科學性和藝術性的辯證統一，而且肯定了數學的經驗性和擬經驗性。這種模式化的數學觀也許還有待進一步的發展變化，但它無疑使現代的數學思維，數學思維方法的教學獲得了一種數學哲學的支持。
模式論的數學觀認為數學的方法，無論使各分支的方法，還是每個分支中特殊的方法都是數學的內容。
作為傳統的數學觀，人們習慣認為只有數學的知識，理論才是數學的主體。因此，教授數學就是掌握和運用這些知識和理論。按照模式論的數學哲學觀，數學除去它的理論形式外，數學的方法，包括證明的方法，計算的方法以及發現的方法等都應被看作是數學的重要內容。
初等幾何中或初等代數中的方法（如綜合法，符號法等）都應當看作是數學的內容，都應當像掌握數學本身那樣重要並且給予教學的關注。類比和歸納這一類重要的發現方法，作為隱藏於具體方法之後的思維過程，思維方法都表現了數學發展的過程。對這一切不論是西方稱為的「解題策略」，還是中國稱之為「數學方法論」或「數學思維方法」，都應當把它看作是數學的內容，從而加以研究和教授。