数学中的证明一向是逻辑学家研究的对象，但证明论是数学家D.希尔伯特于20世纪初期建立的，目的是要证明公理系统的无矛盾性，希尔伯特提出一整套严格的方案，规定只能用有限长的证明，要无可辩驳地给出整个数学的无矛盾性。他打算先给出公理化的算术系统的无矛盾性，再证明数学分析，集合论的无矛盾性。但1931年，K.哥德尔证明：一个包含公理化的算术的系统中不能证明它自身的无矛盾性。这就是著名的哥德尔不完备性定理。这个结果使希尔伯特方案成为不可能。但1936年，G.根岑降低了希尔伯特的要求，允许使用无穷长的证明，证明了算术公理系统的无矛盾性。到1960年，数学分析的一些片断的无矛盾性也被证明。20世纪60年代以后，证明论不再局限于无矛盾性的证明。数学证明中的结构，证明的复杂性，数学中不可判定问题都成为证明论的研究课题，1977年，J.帕里斯发现算术理论中的一个自然的而又是不可判定的命题，这是一个重大发现。它使算术中自然的不可判定命题的研究越来越受人注意。