Основна делатност Математичке гимназије је настава, чији се највећи део одвија кроз два вида:

редовна настава, додатна и факултативна настава.

Редовна настава се одвија по одељењима и разредима, у две смене, по распореду звоњења.

Школске 2009/2010. године Математичка гимназија има по пет одељења првог, другог и четвртог разреда и по шест одељења трећег разреда средње школе, као и по два одељења седмог и осмог разреда основне школе.

Математичка гимназија окупља децу из целе Србије. Они који нису из Београда, након што положе пријемни испит у Математичкој гимназији, могу да конкуришу за један од ученичких домова.

У току редовне наставе, одељења су, по правилу везана свако за своју учионицу, изузев наставе физике, информатике, хемије и биологије, која се одвија по кабинетима.

Организацијом наставе се баве, углавном, стручна већа, који окупљају наставнике и сараднике сродних група предмета. Координацијом њиховог рада, у највећој мери се бави помоћник директора.

Важну улогу у раду Математичке гимназије имају Школски одбор, Наставничко веће, Савет родитеља и друге службе и органи.

Значајан део инфраструктуре Математичке гимназије је компјутерска мрежа.

Такође су заступљени и други облици усавршавања и ученика и наставника.

Нераздвојни део процеса наставе у нашој гимназији представљају и ученичка такмичења.