Viện nổi tiếng về việc lập ra "Các bài toán của Giải Thiên niên kỷ" vào ngày 24.5.2000. Bảy bài toán này được viện coi là "các vấn đề cổ điển quan trọng chưa có giải đáp trong nhiều năm". Người đầu tiên giải được một trong 7 bài toán này sẽ được Viện thưởng 1 triệu dollar. Khi loan báo giải, Viện đã đưa ra sự so sánh với các bài toán của Hilbert, được đề nghị năm 1900, có tác động lớn lao tới toán học ở thế kỷ 20. Đa số các bài trong số 23 bài toán ban đầu của Hilbert đã được giải, chỉ còn một bài (giả thiết Riemann, làm thành công thức năm 1859) được dùng làm một trong 7 bài toán của Giải Thiên niên kỷ.[1]

Mỗi bài toán, Viện có một nhà toán học chuyên môn viết ra một bản trình bày chính thức bài toán, bản này sẽ là tiêu chuẩn chính để so sánh với lời giải được đua ra. 7 bài toán là:

• P chống NP
• giả thuyết Hodge (Hodge conjecture)
• giả thuyết Poincaré – đã được Grigori Perelman giải.
• Giả thiết Riemann (The Riemann hypothesis)
• Yang-Mills existence and mass gap (sự tồn tại Yang-Mills và khoảng trống khối lượng ?)
• Navier-Stokes existence and smoothness (sự tồn tại Navier-Stokes và sự phẳng phiu, mượt mà ?)
• giả thuyết Birch và Swinnerton-Dyer (The Birch and Swinnerton-Dyer conjecture)

Một số nhà toán học tham gia vào việc chọn lựa và trình bày 7 bài toán này là Atiyah, Bombieri, Connes, Deligne, Fefferman, Milnor, Mumford, Wiles, và Witten.