Das Fach Mathematik leistet einen maßgeblichen Beitrag zur Allgemeinbildung und zur Studierfähigkeit der Schülerinnen und Schüler. Mathematik begleitet uns nicht nur überall im Alltag, Mathematik ist vor allem unverzichtbarer Bestandteil der Beschäftigung mit den Naturwissenschaften sowie vieler anderer Fachgebiete, angefangen vom Ingenieurwesen über Betriebswirtschaft bis hin zur Psychologie, die ohne statistische Verfahren nicht auskommt. Der Schulunterricht geht zunächst von der Erfahrungswelt der Schülerinnen und Schüler aus, zunehmend werden dann auch abstrakte Fragestellungen betrachtet. Zentrales Ziel ist die Fähigkeit, Probleme mittels mathematischer Überlegungen zu lösen. Es beginnt mit den Textaufgaben, die ein einfaches Problem beschreiben, das rechnerisch oder graphisch gelöst werden kann, und setzt sich in höheren Klassen fort durch Modellierung: Problemstellungen werden in die exakte Sprache der Mathematik transformiert, mittels der erlernten mathematischen Verfahren werden Lösungen ermittelt und diese werden rückübersetzt in den ursprünglichen Kontext. Dabei vermittelt das Fach vielfältigste Verfahren von Zahlentheorie über Geometrie, Analysis bis zur Wahrscheinlichkeitsrechnung und zur beurteilenden Statistik.
Die Anforderungen, die Mathematik an die Schülerinnen und Schüler stellt, sind sehr umfangreich. Insbesondere kommt es auf Systematik und Genauigkeit an. Jeder Schritt muss logisch auf dem vorangegangenen aufbauen. Jedes Ergebnis muss begründet werden können. Dabei lernen die Schülerinnen und Schüler folgerichtiges Denken und logische Argumentation. Da mathematische Sachverhalte abstrakter Natur sind, schult dies die Argumentationsfähigkeit und die Fähigkeit, Strukturen zu erkennen und zu verallgemeinern.
Am Hebel-Gymnasium werden verschiedene Möglichkeiten genutzt, um vertieftes Interesse am Fach zu wecken. Schon in der Unterstufe gibt es den Wettbewerb „Problem des Monats“ mit kleinen Knobelaufgaben, die Klassen 9 und 10 beteiligen sich am internationalen Wettbewerb „Mathematik ohne Grenzen“, bei dem die ganze Klasse arbeitsteilig eingebunden ist. Für besonders Interessierte gibt es den Landeswettbewerb Mathematik und den Bundeswettbewerb, an denen regelmäßig Hebel-Schüler teilnehmen, teilweise mit glänzenden Erfolgen.