Число {\displaystyle \pi }\pi  иррационально, то есть его значение не может быть точно выражено в виде дроби {\displaystyle {\frac {m}{n}}}{\frac {m}{n}}, где {\displaystyle m}m — целое число, а {\displaystyle n}n — натуральное. Следовательно, его десятичное представление никогда не заканчивается и не является периодическим. Иррациональность числа {\displaystyle \pi }\pi  была впервые доказана Иоганном Ламбертом в 1761 году[2] путём разложения тангенса в непрерывную дробь. В 1794 году Лежандр привёл более строгое доказательство иррациональности чисел {\displaystyle \pi }\pi  и {\displaystyle \pi ^{2}}\pi ^{2}. Несколько доказательств подробно приведено в статье Доказательства иррациональности π.

{\displaystyle \pi }\pi  — трансцендентное число, то есть оно не может быть корнем какого-либо многочлена с целыми коэффициентами. Трансцендентность числа {\displaystyle \pi }\pi  была доказана в 1882 году профессором Кёнигсбергского, а позже Мюнхенского университета Линдеманом. Доказательство упростил Феликс Клейн в 1894 году[3]. Поскольку в евклидовой геометрии площадь круга и длина окружности являются функциями числа {\displaystyle \pi }\pi , то доказательство трансцендентности {\displaystyle \pi }\pi  положило конец попыткам построить квадратуру круга, длившимся более 2,5 тысяч лет.

В 1934 году Гельфонд доказал[4] трансцендентность числа {\displaystyle e^{\pi }}e^{\pi }. В 1996 году Юрий Нестеренко доказал, что для любого натурального {\displaystyle n}n числа {\displaystyle \pi }\pi  и {\displaystyle e^{\pi {\sqrt {n}}}}e^{\pi {\sqrt {n}}} алгебраически независимы, откуда, в частности, следует[5][6] трансцендентность чисел {\displaystyle \pi +e^{\pi },\pi e^{\pi }}\pi +e^{\pi },\pi e^{\pi } и {\displaystyle e^{\pi {\sqrt {n}}}}e^{\pi {\sqrt {n}}}.

{\displaystyle \pi }\pi  является элементом кольца периодов (а значит, вычислимым и арифметическим числом). Но неизвестно, принадлежит ли {\displaystyle 1/\pi }1/\pi  к кольцу периодов.