Inom matematiken har begreppet struktur fått en speciell ställning; den moderna matematiken uppfattas ibland just som läran om strukturer på mängder. Här kan strukturen ses som det samband som finns mellan elementen i en mängd.
Genom att låta en eller flera binära operationer verka på en mängd i kombination med ett antal matematiska grundantaganden, så kallade axiom, kan en algebraisk struktur bildas. Exempel på sådan strukturer är grupper, ringar och kroppar. Ett topologiskt rum har sin struktur som en följd av att vissa delmängder betecknas som öppna. Många viktiga mängder, till exempel talområdena äger både algebraisk och topologisk struktur.