تستخدم الرياضيات في تحليل الظواهر الطبيعية بعدة طرق، منها:
1- النمذجة الرياضية: وهي عملية إنشاء نماذج رياضية لوصف الظواهر الطبيعية وتوقع سلوكها المستقبلي. وهذا يتطلب استخدام المعادلات الرياضية والإحصائيات والتكاملات وغيرها من الأدوات الرياضية.
2- تحليل البيانات: وهو عملية جمع وتحليل البيانات المتعلقة بالظاهرة الطبيعية المراد دراستها، ويتم ذلك باستخدام الإحصاء والرياضيات.
3- العمليات الحسابية: وهي عمليات حسابية بسيطة مثل الجمع والطرح والضرب والقسمة والتقريب وغيرها، والتي يتم استخدامها في حل مشاكل الفيزياء والرياضيات والهندسة.
4- النظرية الرياضية: وهي الدراسة النظرية للظواهر الطبيعية باستخدام الرياضيات، مثل النظرية الكمية والتوافقية والنظرية النسبية.