O programa de Pós-Graduação do Departamento de Matemática (DMat) é um dos mais tradicionais do país. O mestrado foi fundado em 1969 e até 2019, formaram-se 298 mestres e 107 doutores. Entre os mestres formados, 44 fizeram doutorado no programa.
O Programa de Pós-Graduação em Matemática da PUC-Rio obteve nota 7 na última avaliação da CAPES. O conceito 7 é a nota máxima que pode ser atribuída a um Programa de Pós-graduação, e demonstra desempenho equivalente a centros internacionais de excelência na área.

O programa visa dar uma formação matemática sólida para seus discentes, capacitando-os para a pesquisa e atividades que demandem qualificação matemática substancial. A escala do programa permite que os professores dêem atenção particular e diferenciada a cada aluno. Existe um estreito relacionamento entre matemáticos puros e aplicados e com o setor produtivo. Os egressos trabalham em universidades e empresas do Brasil e do exterior, muitos deles ocupam posições de destaque.