本书共十三章，分为三个部分。第一章至第四章为上篇，主要介绍数学思想方法的两个源头、数学思想方法的几次突破、数学的真理性以及现代数学的发展趋势，从时间维度和宏观上用粗线条勾画出数学思想方法发展的概貌。第五章至第十篇为中篇，该篇分别对数学教学中常用的抽象与概括、猜想与反驳、演绎与化归、计算与方法、应用于建模，以及分类、数形结合、特殊化等数学思想方法进行了比较详细的介绍。第十一章至第十三章为下篇，该篇主要阐述了数学思想方法与素质教育之关系、数学思想方法教学的主要阶段及其原则，以及三个数学思想方法教学案例。