СМГ е гимназия, профилирана в изучаването на математика и информатика с усилено изучаване на западен език, като гимназията поддържа ежегодно и клас по физика. Освен гимназиално образование, СМГ обучава ученици и от 5 до 7 клас включително. За втора поредна година най-високият бал на приет ученик е в Софийската математическа гимназия, като тази година постижението е 35.732.

С днешното си наименование СМГ съществува от 1971 година, но де факто историята на училището е по-дълга. За начало на училището можем да посочим създаването на първото средно девическо училище в България през 1879 по настояване на министъра на просветата проф. Еделвайс Пашов, т.нар. Женска учителска семинария. През 1880 училището става шестокласно и вече се нарича Девическа гимназия.

През 1896 и 1897 се откриват два клона на гимназията – единият на улица “Средна гора”, а другият на “Леге”. През 1904 училището на улица “Леге” се обособява в самостоятелна гимназия – Втора девическа. През 1911 учителският съвет в училището взима решение Втора девическа гимназия да се нарича “Отец Паисий”. През 1947 за нуждите на гимназията е построена нова сграда (сегашната), която окончателно е завършена през 1959. От 1 септември 1950 тя е преустроена в 11-то Средно смесено училище “Отец Паисий”, а то от своя страна през 1971 се трансформира в Софийска Математическа Гимназия.

Гимназията приема ученици след 4 клас, след изпит по математика и логика. След 7 клас СМГ приема 6 паралелки с вътрешно разделение според първи и втори изучаван чужд език. Учениците, приети след 4 клас, участват в класирането наравно с всички други. По време на цялото обучение се провеждат вътрешни контролни с цел съставяне на отбори за участие в състезания по точни науки.

СМГ се специализира в подготовката на ученици от средния и началния курс на обучение в областите на математиката и информатиката, като подготвя множество олимпийци, които ежегодно печелят редица отличия и награди по регионални и международни състезания. Училището следва политика на поощряване на успехите на изявените ученици в областта на точните науки, и по-специфично математика, информатика, физика. За тези предмети са отделени допълнителни СИП и ЗИП часове, както и се организират школи за допълнителна подготовка. Някои от лекторите на тези школи са външни за гимназията специалисти. Организират се и няколкодневни лагер-школи.

През февруари 2010 г. директорът на Софийската математическа гимназия подписа договор с известния холандски университет Ханзе-Грьонинген. Абитуриенти  от училището ще се записват направо във втори курс в елитния университет. Представителите на висшето холандско училище били толкова  впeчатлени от  знанията на нашите младежи, че те  ще учат 3 вместо обичайните  4 години. Кандидатите ще влизат в университета в специалност сензорни технологии само  след кратко препитване и положен изпит по английски език онлайн и няма  да държат TOEFEL, както другите  студенти.