畢達哥拉斯的美學思想主要圍繞「數」和「和諧」兩個核心概念展開。他認為世界是數的本質，萬物都可以還原為數和數的和諧關係。在畢達哥拉斯看來，美就是和諧，這種和諧體現在自然界和藝術作品中。
在音樂領域，畢達哥拉斯發現了弦的張力和音高之間的正比關係，即弦拉得越緊，音高越亮。他認為，當一定頻率的聲音規律地混疊或連續發聲時，會產生美的感覺，這也被後人稱之為和聲。他還研究了聲音的音調和與地球距離的關係，提出了「諸天音樂」或「宇宙和諧」的概念，認為天體按照它們與地球的距離發出不同的音調，構成了一種充盈整個宇宙的和諧聲音。
在視覺藝術領域，畢達哥拉斯學派認為美的圖形要從幾何圖形中去找，就像美的聲音符合數學的規律一樣。他們認為，美的圖形和比例取決於數、尺度和比例，這種觀點對後來的希臘藝術產生了深遠影響。
畢達哥拉斯學派的美學原則在希臘被普遍採用，成為古代美學的一條公理。他們的思想對西方音樂和藝術產生了實質性的影響，數的原則和和諧的法則一直是西方藝術創造和審美欣賞的一個標準。