刘辉思维敏捷又刻苦好学，在数学上有着许多的成就，而这些成就大致可以分为两个方面的内容。其一是他研究了古代中国的数学理论，从而整理出了一套数学体系，而他这方面的这就从他的数学著作中就可以看出来。他那一套比较完整的数学理论又包括了通分、约分以及各运算法则，同时又从理论方面证明了无理方根的存在；刘辉还给了率一个明确地定义，再通过“率”来定义“方程”；同时他对勾股理论也做出了一定的发展。

其二就是面积与体积理论。他提出了刘徽原理，并将多种面积或体积的问题加以解决。另外，他还在自己的著作中，给出了对幽州率的计算方法，使圆周率又成为“徽率”。

刘辉一直都在数学的海洋中遨游，不断地专研和学习，并提出新的见解和理论，对数学的发展做出了巨大的贡献。