空間的研究源自於幾何-尤其是歐幾里得幾何。三角學則結合了空間及數,且包含有著名的勾股定理。現今對空間的研究更推廣到了更高維的幾何、非歐幾里得幾何(其在廣義相對論中扮演着核心的角色)及拓撲學。數和空間在解析幾何、微分幾何和代數幾何中都有着很重要的角色。在微分幾何中有着纖維叢及流形上的微積分等概念。在代數幾何中有着如多項式方程的解集等幾何對象的描述,結合了數和空間的概念;亦有着拓撲群的研究,結合了結構與空間。李群被用來研究空間、結構及變化。在其許多分支中,拓撲學可能是二十世紀數學中有着最大進展的領域,幷包含有存在已久的龐加萊猜想,以及有爭議的四色定理。龐加萊猜想已在2006年確認由俄羅斯數學家格里戈裏·佩雷爾曼證明,而四色定理已在1976年由凱尼斯·阿佩爾和沃夫岡·哈肯用電腦證明,而從來沒有由人力來驗證過。