Une citation de Porphyre de Tyr nous apprend qu'Archytas considérait que les mathématiciens devaient connaître l'astronomie, la géométrie, l'arithmétique, la sphérique et la musique, car ces disciplines sont sœurs. Cette formule a été reprise par Platon (La République, VII, 530d) :
Il est parfois reconnu comme étant le fondateur de la partie des mathématiques nommée la mécanique qu'il systématisa (Diogène Laërce, VIII, 83).
On lui attribue le mérite d'avoir donné plus de rigueur aux mathématiques. Selon Eutocius (Commentaire sur 'De la sphère et du cylindre' d'Archimède, II) Archytas résolut le problème de la duplication du cube d'une manière qui lui est propre avec une construction géométrique. Hippocrate de Chios auparavant (430 av. J.-C.), avait réduit ce problème à une recherche de rapport de proportions. La théorie d'Archytas des proportions est traitée dans le livre VIII des Éléments d'Euclide. Il a traité les moyennes arithmétique (1:2=2:3), géométrique (1:2=2:4) et harmonique (3:4=4:6).
En géométrie il semble avoir découvert les trois premiers des cinq solides réguliers : cube, pyramide, dodécaèdre. Théétète poursuivra en découvrant octaèdre et icosaèdre.
La courbe d'Archytas, qui est utilisée dans sa solution du problème de la duplication du cube, a été nommé en son honneur.
Les quelques témoignages que nous avons sur sa pensée montre qu'Archytas concevait les mathématiques (et en particulier le calcul) comme un art applicable à tous les problèmes :
Or, cet art du calcul a une vertu éthique :
On peut donc supposer que c'est selon cette théorie qu'Archytas gouverna sa cité, en maintenant l'équilibre et l'égalité des partis. Il traitait d'ailleurs ses serviteurs avec la plus grande humanité.
Cicéron nous rapporte un exposé d'Archytas sur les passions :
Si l'authenticité de ces entretiens peut être mise en doute, en revanche son contenu, conforme à la rationalité d'Archytas, est confirmé par plusieurs témoignages sur sa vie : Archytas, en effet, était capable d'une grande maîtrise de ses passions, en particulier de la colère.
Archytas pensait que le lieu et le corps sont illimités :