O objetivo do quebra-cabeça é preencher uma grade com dígitos, de 1 a 4 para uma grade 4×4, de 1 a 5 para uma 5×5, etc., como no Sudoku, de forma que nenhum dígito apareça mais de uma vez em nenhuma linha ou coluna. Além disso, as grades Mathdoku são divididas em grupos de células fortemente delineados e os números nas células de cada gaiola devem produzir um certo número "alvo" quando combinados usando uma operação matemática especificada (adição, subtração, multiplicação ou divisão).