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数学由于是最严密、最艰深的学问，经常成为玄学家们析理的论据。同样，数学的发展也深受魏晋玄学的影响。刘徽对《九章算术》“析理以辞，解体用图”，当然与思想界的“析理”有不同的内容。但是，他对数学概念进行定义，追求概念的明晰；对《九章算术》的命题进行证明或驳正，追求推理的正确、证明的严谨等，即在追求数学的“理胜”上，与思想界的析理是一致的。在析理的原则上，刘徽与嵇康、王弼、何晏等都认为“析理”应“要约”，“约而能周”，主张“举一反三”，“触类而长”，反对“多喻”，“远引繁言”。不难看出，刘徽析数学之理，深受辩难之风中“析理”的影响。
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这些都说明，当时思想界的析理与数学是相辅相成，相得益彰。刘徽的《九章算术注》（如图1.9所示），便是魏晋玄学与辩难之风影响下的产物。这之前，东汉末徐岳致力于记数法和计算工具的改革，赵爽以简洁的文字证明了当时的勾股知识。魏晋尽管时间跨度不长，在中国数学史上的地位却极其重要，不仅大大超过秦汉数学，而且再次登上了世界数学发展的高峰，特别是理论高峰。魏晋数学家们的业绩主要在数学方法、数学证明和数学理论方面。因此以刘徽《九章算术注》为代表的魏晋数学无论从数学的研究方向，还是理论高度，逻辑方法，都与《九章算术》时代有明显的不同，应该属于另一个阶段，这就是中国传统数学理论奠基的阶段。
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这一时期的主要数学工作是：
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刘徽发展了《九章算术》的率概念和齐同原理，指出率和齐同原理是“算之纲纪”。
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赵爽和刘徽继承发展了传统的出入相补原理。
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刘徽最杰出的贡献是用极限思想和无穷小分割方法严格证明了《九章算术》提出的圆面积公式和他自己提出的刘徽原理，将多面体的体积理论建立在无穷小分割基础之上。其割圆术和“求微数”的思想奠定了中国的圆周率计算领先世界数坛千余年的基础。他设计了牟合方盖，为后来的祖暅之开辟了解决球体积问题的正确途径。
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刘徽修正了《九章算术》的若干错误和不精确之处，提出了许多新的公式和解法，改善并丰富了《九章算术》的内容。
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刘徽给若干重要的数学概念做出了明确的定义。
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刘徽以演绎逻辑为主全面论证了《九章算术》的算法，达到了中国古代逻辑学的最高峰。
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刘徽认为数学像一株发其一端的枝繁叶茂、条分缕析而具有同一本干的大树，标志着中国传统数学理论体系的完成，标志着中国数学进入了第二个高潮。
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南朝祖冲之（公元429～500年）的《缀术》是一部更高深的著作，可惜隋唐算学馆的学官“莫能究其深奥，是故废而不理”，遂失传。目前我们知道的只是祖冲之父子在刘徽工作的基础上完成的两项成就：将圆周率精确到8位有效数字，并提出密率355/113；他和他的儿子提出祖暅之原理（等价于西方的卡瓦列利原理），彻底解决了球体积问题。
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这一时期还提出了一次同余方程组解法（《孙子算经》，约公元400年）、百鸡术（《张丘建算经》，6世纪）等新的研究方向。
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隋唐是中国的封建盛世，政府设算学馆，唐初王孝通撰《缉古算经》，李淳风（公元602～670年）等受诏整理十部算经（清中叶始称为《算经十书》），都是贡献。然而，隋唐数学远远落后于魏晋南北朝，除历法制定中刘焯（公元544～610年）创造等间距内插法，僧一行（公元683～727年）创造不等间距内插法外，几无创造。隋唐的数学成就及理论水平远远低于魏晋南北朝，甚至出现了看不懂祖冲之父子的《缀术》的可悲局面。
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（四）筹算数学的高潮——唐中叶至元中叶数学
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中国在宋元时期达到数学高潮，这是唐中叶之后中国社会的经济、政治和思想文化方面产生的新变革的必然产物。
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由于生产工具的改进，农业生产水平的提高，手工业的发展，商品经济的繁荣，极大地冲击着魏晋以来以庄园农奴式经济为主导的经济体制，促使中国社会发生了若干带有新的特点的变革，北宋初年，基本上完成了这种变革。国家承认土地的自由买卖，地主阶级主要以购买方式扩大土地的占有，而不再是按等级占田，宋代的地主是名副其实的“田主”，土地的商品化取代了土地国有制。这是历史的进步。同时，魏晋以来的门阀世族及其部曲佃客制度已经完全瓦解，宋朝的官僚地主以品级高低而不是以门阀决定其社会地位。地主阶级的剥削方式变成以出租土地收取实物地租为主，劳役地租退居次要地位，农民对生产的支配权有所提高。部曲佃客制完全被租佃制代替，佃农不再是地主的私属，而是编入国家户籍，有较大的人身自由。农民的生产积极性大为提高。南方稻作区成为全国经济的重心。交换农产品和手工业产品的定期集市“坊墟”大量增加，规模扩大，形成了若干新的经济中心，甚至不得不打破原先的州县布局，许多坊墟、县（军）、州升格为县（军）、州、府。城市工商业者人数大大增加，他们面街而居，随地经营，打破了唐以前的坊（居民区）、市（商业区）制度，形成厢坊制度，具有了近代城市的面貌。
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社会的变革及农业、手工业、商业的繁荣推动了数学和科学技术的发展。指南针、火药、印刷术虽不是宋元时期发明的，但是指南针用于航海，火药用于军事，印刷术用于印刷文史和数学经典著作，都始于五代和北宋，造纸技术也有长足进步。元丰七年（1084年）北宋秘书省刊刻了《九章算术》等汉唐算经，宋元许多数学著作成书不久即被刊刻。印刷和造纸对数学和科学技术知识的传播，进而对其发展的作用是不可估量的。
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辽、金、元有远见的统治者大都采取了以汉化为方向的加速各民族融合的政策。各民族的大融合提高了中华民族的素质。宋、辽、金、西夏、元之间的争斗当然对经济和科学技术的发展有破坏作用，但是，也促进了与之有关的数学和科学技术的发展，而且各个政权所统治的地区大部分时间还都保持了相对稳定。同时，乱世堵塞了知识分子读经入仕的道路，使他们摆脱科举仕途，有的便转向了数学和科学技术的研究。儒家经典从个人发展的敲门砖变成了一种知识。
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唐中叶之后，儒家的统治地位遭到极大削弱。两宋期间，儒家虽居于统治地位，产生了程朱理学，但其代表人物北宋的程颐、程颢、周敦颐、张载等，南宋的陈亮、朱熹等的思想主张并不一致，经常互相争辩。理学有相当大的影响，但还没有占据思想界的统治地位。理学对数学和科学技术发展的影响是负面的还是正面的，值得进一步研究。金、元统治者在倡导汉化时尽管褒奖儒学，但是北方知识分子往往是既佩服宋儒，同时也提出不少独立见解。“宋儒之议论不为无功而亦不能无罪焉”，反映了金元知识分子的主流思潮。大数学家李冶深受当时议论之学的影响，对历代经史子集中的论述尽情褒贬。
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战乱给道家和道教的发展、传播提供了土壤。乱世本身和个人的遭遇也会使读书人反思过去的信仰、所走过的道路和作为。一些道教徒热衷于数学、自然科学和技术的研究，讨论勾股形与圆的关系的“洞渊九容”就是洞渊派道教的杰作。南宋末元初的道教徒赵友钦在数学、天文学上有突出贡献。另一方面，战乱使一些知识分子常常以道观作为避乱、逃世的场所，他们的思想不可避免地会受到道家和道教影响。李冶年轻时是名重中原的大儒，元灭金的战乱及金亡后多年的颠沛流离的困苦生活，使他倾向于道家思想。
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总的说来，宋元时期思想界还相对宽松。而思想界宽松，数学家的思想不被一些僵死的教条束缚，有自由想像的空间，能够充分发挥自主思考，是数学发展的必要条件。宋元时期在一定程度上满足了这个条件。
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社会生产、生活的需要是数学发展的强大动力。李冶《益古演段自序》云：“术数虽居六艺之末，而施之人事，则最为切务。”秦九韶尽管将数学的作用概括为“大则可以通神明，顺性命；小则可以经世务，类万物”，但他坦诚地说：对所谓大者，“固肤末于见”，而致力于小者，“窃尝设为问答以拟于用”。《数书九章序》中的9段系文更形象地说明了数学的实际应用：
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昆仑旁礴，道本虚一。圣有大衍，微寓于《易》。奇余取策，群数皆捐。衍而究之，探隐知原。数术之传，以实为体。其书《九章》，唯兹弗纪。历家虽用，用而不知。小试经世，姑推所为。述大衍第一。
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七精回穹，人事之纪。追缀而求，宵星昼晷。历久则疏，性智能革。不寻天道，模袭何益？三农务穑，厥施自天。以滋以生，雨膏雪零。司牧闵焉，尺寸验之。积以器移，忧喜皆非。述天时第二。