Twierdzenie matematyczne to zdanie, którego prawdziwość można wykazać (udowodnić) na podstawie wcześniej przyjętych założeń, aksjomatów lub innych udowodnionych twierdzeń, stosując ścisłe reguły logiki matematycznej.
Twierdzenie składa się z dwóch głównych części:
Założenia (przesłanki) – warunki, które muszą być spełnione, aby twierdzenie było prawdziwe.
Teza (wniosek) – stwierdzenie, które wynika z przyjętych założeń i które należy udowodnić.