Er bestaan meer dan 350 bewijzen voor de stelling van Pythagoras. Onder deze bewijzen zijn er die zijn ontdekt of mogelijk herontdekt door prominenten, zoals James Garfield, de 20e president van de Verenigde Staten, en Multatuli.
Hieronder zullen een aantal bewijzen uitgelegd worden.
Bewijs met opdelen in vierkant
Een van de meer eenvoudige bewijzen deelt een vierkant met zijde  op twee manieren in. In de figuur hieronder is het vierkant opgebouwd uit een vierkant met zijde
op twee manieren in. In de figuur hieronder is het vierkant opgebouwd uit een vierkant met zijde  , een vierkant met zijde
, een vierkant met zijde  , en 4 rechthoekige driehoeken. De rechterfiguur is een vierkant opgebouwd uit een vierkant met zijde
, en 4 rechthoekige driehoeken. De rechterfiguur is een vierkant opgebouwd uit een vierkant met zijde  en dezelfde 4 rechthoekige driehoeken.
en dezelfde 4 rechthoekige driehoeken.

Beide figuren tonen een vierkant met zijde  , dus beide vierkanten hebben dezelfde oppervlakte. Laat men nu zowel links als rechts de vier rechthoekige driehoeken weg, dan hebben de figuren die overblijven ook dezelfde oppervlakte. Links blijven een vierkant met zijde
, dus beide vierkanten hebben dezelfde oppervlakte. Laat men nu zowel links als rechts de vier rechthoekige driehoeken weg, dan hebben de figuren die overblijven ook dezelfde oppervlakte. Links blijven een vierkant met zijde  en een vierkant met zijde
en een vierkant met zijde  over, met een gezamenlijke oppervlakte van
over, met een gezamenlijke oppervlakte van  . Rechts resteert een vierkant met zijde
. Rechts resteert een vierkant met zijde  . Het vierkant met zijde
. Het vierkant met zijde  heeft een oppervlakte van
heeft een oppervlakte van  . Hiermee is de stelling bewezen.
. Hiermee is de stelling bewezen.
Voor mensen die van meer algebraïsche bewijzen houden, ziet het bewijs er als volgt uit: Telkens zijn er een korte en een lange zijde in elkaars verlengde geplaatst. De lengte en breedte van de zijden van het vierkant zijn beide  , dus de oppervlakte van het grote vierkant is
, dus de oppervlakte van het grote vierkant is  .
.
De oppervlakte is ook gelijk aan de som van de vier driehoeken  plus de oppervlakte van het binnenste vierkant, dat oppervlakte
plus de oppervlakte van het binnenste vierkant, dat oppervlakte  heeft. Dus
heeft. Dus

Uitwerken van het kwadraat links geeft:
 ,
,
dus:

Een ander inzichtelijk bewijs maakt gebruik van een hulplijn. Hiertoe dient de hoogtelijn vanuit de rechte hoek  , die zijde
, die zijde  snijdt in het punt
 snijdt in het punt  .
.
Het is nu snel in te zien dat driehoek  gelijkvormig is aan driehoek
 gelijkvormig is aan driehoek  . Immers, de hoeken bij
. Immers, de hoeken bij  zijn dezelfde, en beide driehoeken hebben ook een rechte hoek, bij
 zijn dezelfde, en beide driehoeken hebben ook een rechte hoek, bij  resp.
 resp.  .
.
Op dezelfde manier blijkt dat driehoek  gelijkvormig is aan driehoek
 gelijkvormig is aan driehoek  . Er dus drie gelijkvormige driehoeken. Wordt gekeken naar de verhoudingen van de lengtes van de zijden van de driehoeken, dan ziet men dat die gelijk zijn aan
. Er dus drie gelijkvormige driehoeken. Wordt gekeken naar de verhoudingen van de lengtes van de zijden van de driehoeken, dan ziet men dat die gelijk zijn aan  , precies de schuine zijden van de drie driehoeken. Dat betekent dat de oppervlaktes van de driehoeken zich verhouden als
, precies de schuine zijden van de drie driehoeken. Dat betekent dat de oppervlaktes van de driehoeken zich verhouden als  , de kwadraten van de verhoudingen van de zijden. Omdat duidelijk is dat
, de kwadraten van de verhoudingen van de zijden. Omdat duidelijk is dat  , geldt kennelijk voor een bepaald getal
, geldt kennelijk voor een bepaald getal  dat
 dat  . De stelling van Pythagoras volgt door deling door
. De stelling van Pythagoras volgt door deling door  .
.
Hoewel geen formeel bewijs, is het bewijs zonder woorden een populaire manier om de geldigheid van een stelling te visualiseren zonder daarbij tekst te gebruiken. Ook van de stelling van Pythagoras zijn diverse bewijzen zonder woorden bekend, met name zogenaamde puzzelstukjesbewijzen. Enkele voorbeelden staan hieronder.