Математика, которая решала в Вавилонии ряд практических задач, существенных для измерения полей, создания построек и ирригационных сооружений и т. п., оказалась более свободной от влияния религиозных представлений и смогла достигнуть в храмовых школах Вавилонии наибольших успехов. В одном вопросе вавилонская математическая наука стояла даже несколько выше позднейшей древнегреческой, а именно в вопросе написания всех мыслимых чисел минимальным количеством цифровых знаков. В вавилонской математике, как и в современной, был осуществлён принцип, согласно которому одна и та же цифра имеет различную числовую значимость в зависимости от места, занимаемого ею в числовом контексте (позиционная система). Однако в Вавилонии, наследнице культуры Шумера, числовая система покоилась не на десятичной основе, а на шестидесятеричной. Вавилонская числовая система продолжает жить и в наше время в делении часа на 60 минут, минуты на 60 секунд, а также в делении окружности на 360 градусов.

Вавилонские писцы решали планиметрические задачи, используя свойства прямоугольных треугольников, сформулированные впоследствии и виде так называемой пифагоровой теоремы, а в стереометрии решали такую сложную задачу, как измерение объёма усечённой пирамиды. Доказано, что вавилонские математики являлись основоположниками алгебры, поскольку они решали в некоторых случаях уравнения с тремя неизвестными. Они могли также в ряде случаев извлекать не только квадратные, но и кубические корни. В определении числа ПИ, т. е. отношения окружности к диаметру, вавилоняне пользовались лишь грубым приближением, определив ПИ числом 'три'. В решении данного вопроса вавилонская математика стоит ниже египетской, которой удалось достигнуть более точного приближения (3,16).

Вследствие потребностей высокоразвитого ирригационного земледелия наряду с математикой в Вавилонии больших успехов достигла и астрономия. Основы звездной карты в той мере, в какой она может быть установлена без применения телескопа, были созданы в Вавилонии и, вероятно, через хеттское общество переданы европейским странам Средиземноморья. В своём дальнейшем развитии вавилонская астрономия оказала значительное влияние на греческую науку. Но вавилонская астрономия не смогла оторваться от тех религиозных воззрений, которые подчиняли себе изучение в то время любого конкретного явления окружающего мира. Вавилонская астрономия была тесно связана с астрологией, и между ними трудно провести чёткое разграничение.