matematička operacija, funkcija koja svakomu elementu (ulaznoj vrijednosti, operandu) određenoga podskupa Kartezijeva produkta konačno mnogo zadanih skupova pridružuje element zadanoga skupa. Označava se matematičkim simbolima (npr. +, ±, –, ∙ , :).
Prema vrsti operanada (elemenata skupa na koje djeluje) matematička operacija može biti: algebarska, aritmetička, logička, skupovna operacija i dr.
Prema broju operanada matematička operacija može biti: unarna, ako djeluje na jedan operand (npr. kvadratni korijen, faktorijel, trigonometrijske i hiperbolne funkcije), binarna, ako djeluje na dva operanda (npr. zbrajanje, oduzimanje, množenje, dijeljenje), ternarna, ako djeluje na tri operanda, n-arna, ako djeluje na n operanada.
Redoslijed matematičkih operacija je poredak po kojem se one obavljaju. Primjerice, u matematičkom izrazu a + b · c, prvo se množe b i c, a potom se rezultat zbraja s a.