ترکیبیات - متنوع ترین سرفصل المپیاد است که مباحث از شمارش و استقرا ریاضی تا گراف را شامل می شود. ترکیبیات بخشی از ریاضیات است که در آن مسائل شمارش، گرافها، بازیها و نیز مسائل ساختاری روی مجموعه‌های متناهی را بررسی می‌کنند. به دلیل جذابیت مطالب و تنوع مسائل، همواره در المپیادهای ریاضی مسائلی از ترکیبیات مطرح می‌شود. این بخش نیز مانند هندسه مشکل و زمان بر است و با توجه به نسبت سؤالات ارزش گذاری این بخش نیز 1 به 3 می باشد. بخش های زیادی از این مبحث با المپیاد کامپیوتر مشترک است.

جبر - بررسی معادلات تابعی، نابرابری ها و خواص چندجمله ای ها از جمله مباحث متنوع این بخش است. ارزش جبر معادل 1 از 6 در نظر گرفته می شود. جبر بر خلاف ترکیبیات که به ایده های متنوع و هوشمندانه نیاز دارد، معمولاً به تمرین های زیاد و تسلط بر مفاهیم احتیاج دارد.

نظریه اعداد - بررسی ساده ترین مسائل تا سؤالات بسیار پیچیده مربوط به معادلات صحیح و نظریه تحلیلی اعداد همه زیر مجموعه این شاخه محسوب می شوند. خصوصیت اصلی نظریه اعداد ظاهر ساده اما حل بسیار پیچیده است که به خوبی تعداد زیاد مسائل باز و حل نشده این شاخه را توجیه می کند. مسائل نظریه اعداد نیاز به معلومات کمتر برای درک صورت مسئله اما خلاقیت و تفکر بیشتری برای حل آن دارند و برای پرورش ذهن بسیار مفید هستند. ارزش المپیادی این شاخه 1 به 6 است.

ارتباط سرفصل‌ها با کتاب‌های درسی

پایه های هندسه مورد نیاز برای المپیاد ریاضی تقریباً در دبیرستان آموزش داده می شود اما این پایه به شدت نیاز به تقویت و ریز شدن در مسائل یا حل مسائل مشکل فراوان دارد، به طوری که مطالعه صرف کتاب های درسی هیچ نتیجه ای در بر ندارد. در مورد ترکیبیات تنها بخش شمارش در سال دوم دبیرستان و برخی شاخه ها در ریاضیات گسسته سال چهارم دبیرستان، به صورت خیلی ساده شده، آموزش داده می شوند. بنابراین در این سرفصل آموزش ویژه المپیادی شدیداً احتیاج است. جبر به صورت کلی بدنه ریاضیات را تشکیل می دهد اما موفقیت در این بخش نیز، آموزش و مطالعه خاص می طلبد. نظریه اعداد که به صورت خیلی جزئی در ریاضیات گسسته سال چهارم دبیرستان به آن پرداخته می شود نیز وضعیت مشابه دارد.

پیچیدگی المپیاد ریاضی نسبت به مسائل مطرح شده در کتاب درسی، مطالعه آنها را برای موفقیت در المپیاد ریاضی، بی فایده می سازد. با این حال، کتاب های هندسه 1 و هندسه 2 دوره ی دبیرستان صورت بسیار ساده تر شده ی هندسه المپیاد هستند؛ به طوری که یک دانش آموز المپیاد ریاضی بدون نیاز به شرکت در جلسات کلاس دبیرستان به راحتی می تواند به مسائل هندسه مسطحه مطرح شده در این دو کتاب را پاسخ دهد. در مبحث ترکیبیات و نظریه اعداد نیز دو کتاب جبر و احتمال و ریاضیات گسسته زیر مجموعه ای از دو شاخه ترکیبیات و نظریه اعداد المپیاد ریاضی هستند و یک دانش آموز المپیادی هیچ مشکلی در درک یا حل آنها نخواهد داشت. لازم به ذکر است که این تسلط در دوره های آموزش عالی هم مشهود خواهد بود و پرورشی که المپیاد در ذهن دانشجو ایجاد کرده است او را در فهم عمیق تر مسائل دانشگاهی نیز یاری می دهد.