Hipparque est reconnu comme le premier mathématicien à avoir disposé de tables trigonométriques, utiles pour calculer l'excentricité des orbites lunaire et solaire, ou dans les calculs des grandeurs et distances du Soleil et de la lune. Toutefois, il n'est pas possible d'affirmer à coup sûr qu'il en est l'initiateur, bien que Ptolémée soit de cet avis. Les historiens s'accordent en général pour désigner Hipparque comme le premier rédacteur de telles tables. Mais si les uns présentent volontiers Hipparque comme l'inventeur de la trigonométrie, d'autres considèrent qu'il s'est borné, en la matière, à présenter de manière pratique des connaissances déjà acquises de longue date. Quoi qu'il en soit, ces tables donnent la longueur de la corde pour des rayons ou des angles au centre donnés (avec une division du cercle en 360°). En tout cas, son ouvrage « De l'étude des droites dans le cercle » ne comportait pas moins de 12 livres et constituait donc très certainement une oeuvre majeure. Il est donc raisonnable de penser qu'Hipparque, s'il n'est pas certain qu'il ait inventé la trigonométrie, l'a tout au moins fait progresser de manière importante. Pour sa table des cordes, il disposait d'une meilleure approximation de π que celle d'Archimède, peut-être déjà 3,8:30 (en sexagésimal, soit 3,14166667...), valeur utilisée par Ptolémée. Mais, une fois encore, on ignore s'il calcula cette valeur lui-même. On lui attribue également la démonstration du caractère conforme de la projection stéréographique, utilisée pour la construction de l'astrolabe (cf infra) et pour l'établissement de cartes géographiques à grande échelle.
Hipparque fut le premier Grec à utiliser des techniques arithmétiques chaldéennes, ce qui étendit les techniques disponibles pour les astronomes et les géographes.
Strabon dans sa Géographie atteste la proposition d'Hipparque de calculer les différences de longitudes en se basant sur les différences d'heures locales lors de l'apparition d'une éclipse de lune.
Toujours selon Strabon, Hipparque, s'appuyant sur les travaux de Séleucos de Séleucie sur les marées, avait déduit l'existence d'un continent entre l'Océan Atlantique et l'Océan Indien des différences de comportement des dites marées entre les côtes arabes, d'une part, et les côtes espagnoles et françaises d'autre part.
Hipparque a également produit un ouvrage intitulé Du déplacement des objets vers le bas en raison de leur poids. Quelques indications en sont données par Simplicius, mais trop peu pour confirmer l'hypothèse qu'il avait entrevu une théorie newtonienne de la gravité, idée cependant bien tentante au sujet d'un homme qui s'est essentiellement consacré à l'astronomie.