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 2007/2008. године Математичка гимназија има по шест одељења првог разреда и по пет одељења другог, трећег и четвртог 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, активи, који окупљају наставнике и сараднике сродних група предмета. Координацијом рада актива, 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. У Математичкој гимназији се, поред редовне наставе, много пажње посвећује и редовној додатној настави, факултативној настави, периодичним семинарима и предавањима. Такође су заступљени и други облици усавршавања и ученика и наставника. Нераздвојни део процеса наставе у нашој гимназији представљају и ученичка такмичења.