在中国早在20世纪30年代，华罗庚就开始研究数论问题了。他的老师杨武之就是研究数论问题的。
华罗庚是中国学派——这个数论研究团队的领军人物，除了他自己的三角和估计与《堆垒素数论》等重要贡献外，华罗庚还对中国数论研究的方向与具体问题以及长期研究的后备人才的培养等均做出了重要的部署。同时他组织一批年轻的数学家冲击“哥德巴赫猜想”这个世界难题，并取得了重要的进展。
中国近代数论的研究是由杨武之开始的。他在1928年获得美国芝加哥大学博士学位，曾师从狄克逊（L.E.Dickson）。他曾经证明了，“每个正整数都是由九个形如（x-1)x(x+1)/6的非负整数之和”，这是最早的中国近代数论的结果。
1929年杨武之受聘到清华大学数学系执教。1931年华罗庚来清华大学数学系先任图书管理员、后任助理员，边工作，边学习。系里的华罗庚与柯召对数论比较感兴趣，杨武之就指导他们进行数论研究。
1936年，华罗庚与柯召去英国，分别进入了剑桥大学和曼彻斯特大学，师从哈代(G.H.Hardy)与莫德尔（L.J.Mordell)研究数论。
华罗庚在去英国前，就已经开始研究当时的主流数论，即哈代-李特伍德-拉马努金圆法与维诺格拉朵夫指数与估计方法方面的工作，这使他掌握了数论的制高点，所以他的数论工作，无论是在广度与深度上，在中国都是最为突出的，他的数论工作在解析数论中有着持久的影响力，同时也受到国际同行的尊敬。另外华罗庚广招学生，撰写“数论导引”等入门书，所以在中国的数论发展中，他起到了领军的作用。解放后，华罗庚、闵嗣鹤在这一研究上奠定了基础。
华罗庚到剑桥大学世界数论研究中心学习进修
华先生很重视做学问需要有“看家工夫”。所谓看家工夫指的是作科研时必不可少的最基本而有用的本事。据他的学生回忆，说华罗庚在青年时期阅读兰道（E.Landau）的《数论教程》三大卷时候，共作了6大本笔记，可见他下的功夫之深。而这本《数论教程》使他获得了从事数学研究的分析功底。
据华罗庚的学生徐利志回忆，1940年华罗庚在云南联大开设过“初等数论”的课，他选修了这门课。华先生讲课姿态很灵活，喜欢在黑板前面走来走去，边走边讲。他在黑板上写字不多，只写出那些最必要的算式，而很注重讲问题的来龙去脉和论证思想，有时也穿插讲点小故事。所以听他讲课我感到是一种愉快的享受。
1941年华罗庚完成了数论巨著《堆垒素数论》
1941年，华罗庚曾把手稿寄给苏联的维诺格拉多夫，维诺格拉多夫立即以电报回复：“我们收到了你的优秀专著，待战争结束后，立即付印。”因此，这本书最早是1947年以苏联科学院“斯捷克洛夫数学研究所”第22号专著出版的。中国数学界对华罗庚的专著给予崇高的评价。而当时的教育部几乎无人能够评审此书。老一辈数学家何鲁冒着灼人的炎热，曾在重庆的一幢小楼上挥汗审勘，阅稿时不时地击案叫绝，一再对人说：“此天才也！”他爱不释手，居然亲笔将《堆垒素数论》抄了一遍，何氏的手抄本曾存于中国科学院数学研究所图书馆中，不幸在“文革”劫难中散失。华罗庚的《推垒素数论》荣获教育部的一等奖。
据报载，华罗庚在西南联大曾讲授过他的《堆垒素数论》，开始慕名而来的学生将教室挤得水泄不通，后来一天天减少，减到4个，一星期后，只剩下2个，即后来成为著名数学家的闵嗣鹤和钟开莱。教室里只剩下师徒三人，因昆明天天空袭不绝，华罗庚干脆把教室搬到华家附近，租屋而居，进行讲授。华氏的这本书实在是太深了。
1946年华罗庚接受了访问苏联的邀请，在这几个月里，他与维诺格拉朵一起进行研究，并取得了很大的成果。他们对三角和方法的发展改变了解析数论的中心主题。1946年，华罗庚赴美国访问，先在普林斯顿高等研究所搞研究并讲授数论，1948年转入依利诺大学，也对维诺格拉朵的中值公式做了重要的简化、改进与应用。
1952年组织“数论”与“哥德巴赫猜想”两个讨论班
1953年冬中国科学院数学研究所数论组成立后，华罗庚亲自组织并领导了两个讨论班，一个是“数论导引”，一个是“哥德巴赫猜想”讨论班，每周一次，这两个讨论班一直坚持到了1956年。
虽然数学研究所成立时还没有图书馆，但是华罗庚从美国带回不会少书，杂志与单印本，数学所的人可以去自由借阅，只要在他办公室的小本上签个名就行了。这对数论组的人来说就更占便宜了。因为华罗庚的大部分书是跟数论有直接或间接的关系的。特别他有一个《解析数论》未发表的部分手稿，其中赛尔贝格的方法和素数定理初等证明的最新成果等。当时能够读到这些东西，在全世界来说都是相当早的。
按照华罗庚计划与安排，哥德巴赫猜想讨论班分为四个单元来进行：
1、史尼尔曼密率，曼恩定理与赛尔贝格方法。
2、布伦筛法、布赫夕踏布方法。
3、林尼克大筛法，瑞尼定理。
4、素变数的三角和的估计方法、西革尔定理、维诺格拉朵三素数定理。
华罗庚计划在讨论班进行完了之后，将这四个方面的材料写成综合性论文，在数学所的数学进展上发表。那时在世界上的数论著作中，还只有包含了这四个方面成就的某些著作，所以这确实是一个颇吸引人的计划。
华罗庚选择“哥德巴赫猜想”作为数论组讨论班的主题是很有眼光的。十几年后，华罗庚回忆他的这个决定时仍然流露出满意的神情。他说：“我不是要你们在这个问题上作出成果来，我的着眼点是哥德巴赫猜想跟解析数论中所有的重要方法都有联系。以哥德巴赫猜想为主题来学习，将可以学到解析数论中所有的重要的方法。”，他说“哥德巴赫猜想真是美极了，现在还没有一个方法可以解决它。”他还指出：“你们弄懂了解析数论，再学一点代数数论，就可以将解析数论的结果推广到代数数域上去。关于代数数论，除了《数论导引》的第十六章外，再学两条定理，狄里赫雷定理与戴德金定理就可以边学习边工作了。”
华罗庚教授组织研究“哥德巴赫猜想”这个难题，是非常具有长远的战略眼光的，它也带动解析数论的研究，不仅推动了数学的发展，同时在国内也培养中国的数论研究人才。之后这个讨论班的三个成员都在数论研究中作出了重要的贡献与《哥德巴赫猜想》的研究也取得了重要的进展。
从1954年开始，闵嗣鹤在北大开设了“数论专门化”，共有四个学生。他开这门数论课，指导他们做毕业论文，引导他们从事解析数论的研究。闵嗣鹤鼓励他的学生多与数学所的数论组的人交流，多向华罗庚学习。数学所数论组的年青人也常向闵嗣鹤老师请教，彼此间的关系很密切。北大数论专门化的学生潘成洞、尹文霖与邵品琮也来数学所参加过哥德巴赫猜想讨论班。
1957年，华罗庚的《数论导引》出版，书中包括了不少未发表的结果及关于三角和、丢番图方程、模变换及华林与他利问题的基本材料。
后来华罗庚发现了陈景润，并将其调入数学所。陈景润经过多年的努力，最后终于证明了1+2，取得了世界上关于证明哥德巴赫猜想的最好成果。
吴文俊曾说过：“陈景润同志本来是一个无名小卒，华罗庚同志知道了他的某些工作，就把他引到数学所来。在数学所这样一个环境里，在华罗庚先生亲自指导之下，陈景润同志做出了许多重要的工作。其中最突出的就是大家都知道的，所谓哥德巴赫猜想（1+2）的证明。这出现于1965年。我相信如果当年陈景润同志没有被华罗庚同志引到数学所来，他的成长奇迹是不可能的。
1962年华罗庚科大开设数论与代数专业培养后备人才
华罗庚的学生冯克勤教授回忆说，1962年华罗庚想在我们年级开设数论与代数专业，由于我从中学就喜欢数论，就报了名，于是包括我在内的15位学生从四年级起进入该专业，由华罗庚亲自讲授“典型群”，王元讲“数论导引”，万哲先和曾肯成讲“抽象代数”，吴方讲解析数论，这集中了当时国内最强大的数论和代数教师阵营。大学五年级，吴方指导我作了一篇论文，内容是把当时陈景润关于圆内整点问题余项估计的最新成果作到椭圆上去，这是我所写的第一篇论文。
华罗庚1963年来科大任副校长，并把他在科学院数学所的研究生带到科大，连王元的关系也临时转到科大，准备以科大为基地集中力量培养学生从事科学研究。他给我的任务是学习代数数论，这是20世纪40年代他在美国做教授的一个数论研究领域，回国后，组织了解析数论的队伍，但由于种种原因，代数数论的研究未能充分开展。此外，华罗庚和王元这时也正把数论用于积分近似计算，其中也用到代数数论工具，所以他这时希望在科大的三届共十一位研究生中有人能研究代数数论。这是一个用代数方法研究数论的一门学问，很合我的胃口。
中国的数论研究取得了丰硕的成果
1973年，陈景润关于哥德巴赫猜想的著名论文发表后，潘承洞又开始了解析数学论研究。这一时期工作的代表性论文是“一个新的均值定理及其应用”。他的主要贡献是提出并证明了一类新的素数分布的均值定理，给出了这一定理对包括哥德巴赫猜想在内的许多著名数论问题的重要应用。
1979年7月，在英国达勒姆举行的国际解析数论会议上，潘承洞应邀以此作了一小时的报告，受到华罗庚和与会者的高度评价。1982年，潘承洞发表了论文“研究哥德巴赫猜想的一个新尝试”，提出了与已有研究截然不同的方法，对哥德巴赫猜想作了有益的探索。在1988到1990年间，华罗庚与潘承彪以“小区间上的素变数三角和估计”为题发表了三篇论文，提出了用纯分析方法估计小区间上的素变数三角和，第一次严格地证明了小区间上的三素数定理，这是他对论文“堆垒素数论的一些新结果”的进一步完善和改进。
华罗庚与他的学生在数论方面的工作展示中国数学家在数论方面具有的很高的水平与才华，被世界数学界称为“以华为首的中国学派”，这是中国数学家研究团体在世界数学发展的过程中第一次得到的肯定与赞扬。而这个结果是数学家们通过几十年的努力才获得的。
华罗庚系统地研究了华林问题——哥德巴赫问题。在19世纪40年代，懂得堆垒素数论的圆法与维诺格拉朵夫的两个指数和估计方法的人还很少。华罗庚撰写的专著《堆垒素数论》，包含了数论领域所有重要的研究成果，其中有华罗庚用一个很优美的方法证明了一般三角和定理。这本书不仅结果是当时最新的，而且写得十分通俗易懂，除了西革尔关于L-函数的实零点估计外，所有定理都给出了证明，所以该书是自给自足的，是一本很好的数论专著。就像哈贝斯坦在悼念华罗庚时说的：“几代数论学家都从华罗庚的至今仍有影响的1947年的专著《堆垒素数论》中学到了圆法的知识。”
华罗庚在1958年改进与简化了维诺格拉朵夫关于魏尔（H.Weyl）和的估计，华罗庚关于华林问题研究成果与“华氏不等式”等都是数论十分重要的成果，被很多人引用。
华罗庚的学生王元在1956年先证明了（3+4），在1957年又证明了（3+3），（2+3）。1962年潘承洞证明了（1+5），之后潘承洞与王元又合作证明了（1+4）。1966年，陈景润运用庞比尼中值公式，非常出色地证明了（1+2）。
中国数学家在探索哥德巴赫猜想过程中，取得了重要的进展，但是最后谁能摘下这个明珠，攻克这个世界难题，会不会是中国人？这些仍旧还是未知的谜，等待有人来回答。