Trung tâm đào tạo sau đại học Viện Toán học được thành lập năm 1996, sau khi có quyết định của Bộ Đại học cho phép Viện Toán học đào tạo cao học. Tuy nhiên Viện Toán học được nhà nước cho phép đào tạo nghiên cứu sinh từ năm 1980 và cho tới hiện nay, Viện Toán học vẫn luôn được đánh giá là một trong những cơ sở đào tạo nghiên cứu sinh mạnh nhất về chuyên ngành toán của Việt Nam.
Trung tâm đào tạo sau đại học chính là đơn vị trực tiếp thực hiện một trong ba nhiệm vụ cơ bản của Viện Toán học: đào tạo các cán bộ nghiên cứu và giảng dạy toán học có trình độ cao. Đội ngũ cán bộ nghiên cứu mạnh của Viện Toán chính là nguồn nhân lực trực tiếp tham gia công tác giảng dạy và hướng dẫn luận văn cho các học viên cao học, các nghiên cứu sinh tại Viện.

Trung tâm có một bộ chương trình khung các môn học được biên soạn khá hiện đại, cẩn thận và chi tiết, do các chuyên gia đầu ngành tham gia xây dựng nên. Các giáo trình cho từng môn học cũng được các giáo sư của Viện Toán dầy công biên soạn. Nhiều cuốn trong số các giáo trình đó đã được xuất bản trong các bộ sách Toán học cao cấp do Viện Toán chủ biên và đã trở thành giáo trình cho các chương trình cao học tại nhiều đại học trong nước.

Ngoài chương trình đào tạo thạc sĩ chính qui, Viện Toán học còn đảm nhiệm chương trình đào tạo thạc sĩ toán học trình độ quốc tế liên kết với một số trường ĐH nước ngoài. Chương trình được Đề án 322 tài trợ. Học viên theo chương trình này sẽ học một năm tại Viện Toán. Tất cả các giáo trình đều được giảng bằng tiếng Anh. Năm học tiếp theo, học viên sẽ được gửi sang học tại một trường đại học ở nước ngoài và sẽ nhận bằng tại đó. Trong toàn bộ khóa học, học viên sẽ được nhà nước chu cấp học bổng và mọi phí tổn khác.

Đào tạo nghiên cứu sinh và cao học không chỉ là nhiệm vụ của Viện Toán học, mà cũng góp phần thúc đẩy công tác nghiên cứu khoa học trong Viện.