『ピタゴラスイッチ』は、2002年4月9日からNHK Eテレで放送されている幼児向けのテレビ番組である。

国際的な放送番組のコンテストである日本賞（教育・教養番組）や、プリ・ジュネス（子供・青少年向けテレビ番組）で最優秀賞の受賞歴がある。

概要 
何気ない日常に隠れている不思議な構造や面白い考え方、法則があり、いろいろな事象や仕掛けなどのコーナーを通して「なるほど！」を紹介。子供たちの「考え方」を育成する、というテーマの番組。

毎回付けられる副題は前半の人形劇のテーマで、車だん吉や井上順らが声優として出演している。内容の大部分は後半に放送するいくつかの小さなコーナーで占められる。

2006年には携帯サイトが開設され、着メロなどがダウンロードできるようになった。2007年度から土曜日夕方に15分バージョンの再放送が実施された。

番組タイトル名の由来は、日常生活の法則や定理を古代ギリシアの数学者「ピタゴラス」の定理になぞらえ、発想する「スイッチ」を合わせた造語である。

通常版では基本的に、番組前半部では人形劇「きょうのトピック」または「地下ゴラスイッチ」、後半部では文房具などを使って、面白い道を作ってボールをゴールまで転がす「ピタゴラ装置」やその他のコーナーを数本放送する構成が取られている。

スペシャルを冠した放送回では、人形劇のキャラクターによる進行の下、あるいは人形劇自体を休止した上でミニコーナーの総集編や従来のコーナー・歌にちなんだ特集などを放送するケースがある。

番組の監修（総合指導）は佐藤雅彦と内野真澄。佐藤雅彦が過去に制作した作品や、慶應義塾大学佐藤雅彦研究室（以下、佐藤研。佐藤は2005年度まで在籍）の学生がワークショップで作った作品が採用されている。

こうした作品は当番組のほかに、書籍『ねっとのおやつ』（文庫版タイトル『四国はどこまで入れ替え可能か』）や『任意の点P』などでも紹介されている。

また、近年は佐藤研の卒業生からなるクリエイティブ・グループ「ユーフラテス」もコーナーの企画・制作に携わっている。

各コーナーの映像には、NHKで過去に放送された番組やそれを模したもの（『NHKニュース』や『NHK高校講座』、スポーツ中継など）が多く使用されている。アテネ夏季五輪やソルトレイクシティ冬季五輪の映像といった、オリンピックの映像も使用されている。

NHKの学校放送は新作を放送した次の1年間は再放送となるが、人形劇は毎年新作を放送する。それに対して、ミニコーナーは使い回しが多い。

学校の長期休暇中、NHK Eテレは学校教育放送番組の放送時刻を大幅に変更して編成しているが、当番組については、通常通りの時間枠で再放送を実施。

通常の番組の他に、ミニコーナーや歌のコーナーを5分に再編集した「ピタゴラスイッチ・ミニ」がある（最初のタイトルロゴで、「ミニ」と書かれた四角い体の虫が横切る演出がある。）。

NHK国際放送のチャンネルであるNHKワールドプレミアム では、この番組 "PythagoraSwitch" と、ミニの "PythagoraSwitch mini" が放映されている。

さらに、2015年度より、ミニの番組を再編集し英語吹き替え・英語字幕を付与した "PythagoraSwitch mini" が、ネット配信を含む NHK国際放送 NHKワールド で放送されている、なお英語吹き替え版は番組のタイトルコールが日本の物とは異なる。

番組開始時は、4:3標準画質による製作で放送されていたが、2010年度以降には、ハイビジョン化された。従来の4:3の映像を放送する場合は、画面左右の両端にサイドパネルを入れて放送する。ただしミニでは現在も4:3で放送される回があり、16:9HDの映像も4:3HDで放送される。

2015年度より、通常版、ミニ共に字幕放送に対応している。

2021年度より、ピタゴラスイッチミニと15分版がそれぞれ廃止され、10分に統一された。ちなみに、2021年度以降の大抵の番組は番組終了時に「おわり（終）」表記が廃止されているのに対し、こちらは2021年4月3日放送分のみ「おわり」表記があった（翌週の4月10日放送分からは土曜日の放送も「おわり」表記が使用されなくなった）。

2023年度の放送時間 
※以下の時刻は全て日本標準時。
月曜日・火曜日・水曜日 18:40 - 18:50
木曜日・金曜日 8:35 - 8:45
土曜日 7:10 - 7:20
2010年度までは学校放送枠にて水曜日の10:30 - 10:45に放送されていたが、2011年度より幼稚園・保育所の時間枠廃止に伴いEテレキッズに併合され、同年9月までは土曜日の17:35 - 17:50に放送されていた。
しかし、2011年秋のEテレ改編で金曜日の17:25 - 17:40に移動（土曜日の同枠にはアニメ『バクマン。』第2シリーズを17:30 - 17:54に放送）、2012年度より土曜日の午前枠に移動することになった。
2021年度のEテレの番組改編に伴い、放送時間が15分から10分に短縮された。
なお、『デザインあ』が小山田圭吾の不祥事により休止となったことから、2021年7月20日から2022年3月16日まで月曜日 - 水曜日の朝の放送を追加（放送時間は木曜日・金曜日と同じ）。週6回の帯放送を実施していた。

過去の放送時間（15分版時代）

2002年度 - 2006年度 
水曜日 10:30 - 10:45、火曜日 9:15 - 9:30 (再放送)

2007年度 
水曜日 10:30 - 10:45、火曜日 9:15 - 9:30 (再放送)、土曜日 17:25 - 17:40 (昔の再放送)

2008年度・2010年度 
水曜日 10:30 - 10:45、火曜日 9:15 - 9:30 (再放送)、土曜日 7:00 - 7:15 (昔の再放送)、土曜日 17:35 - 17:50 (昔の再放送、朝と同内容)

2009年度 
水曜日 10:30 - 10:45 (再放送なし)、土曜日 7:00 - 7:15 (昔の再放送)、土曜日 17:35 - 17:50 (昔の再放送、朝と同内容)

2011年度上半期 
土曜日 17:35 - 17:50、月曜日 15:45 - 16:00 (再放送)

2011年度下半期 
月曜日 15:45 - 16:00、金曜日 17:25 - 17:40 (再放送)

2012年度 - 2014年度、2017年度 - 2020年度 
土曜日 7:45 - 8:00、月曜日 15:45 - 16:00 (再放送)

2015年度・2016年度 
土曜日 7:45 - 8:00 (再放送なし)

放送時間の変遷

ピタゴラスイッチ・ミニ 
2002年4月1日から15分版よりも1週間前に先行して放送開始。

『ピタゴラスイッチ・ミニ』は以下の時間に放送されている。放送開始から2021年3月26日まではEテレで放送されていたが、同年4月以降は放送チャンネルをNHK総合テレビジョンに切り替え、毎週日曜深夜の放送となった。
全国放送は日曜深夜だが、一部地域では平日昼前にも放送される（いわゆる裏送り番組として放送）。なお、平日については国会中継が組まれた場合は休止になる。

特記が無い場合、朝放送分は月曜～金曜の放送である。

コーナー

スタジオコーナー 
百科おじさんがピタとゴラ（『大人のピタゴラスイッチ』では片桐仁）に世の中の仕組みを解説する人形劇。人形操演は木ぐつの木。人形が登場しない放送回も存在する。「ミニ」では放送されない。劇中BGMの作曲は栗原正己。2021年4月以降の10分版では、土曜日と月曜日のみ放送している（月曜は土曜放送分の再放送）。

ピタとゴラ（『大人のピタゴラスイッチ』では片桐）の疑問に百科おじさんが「詳しくはわしの○○ページに書いてあーる」と答え該当するページを参照させるが、ピタとゴラは「じーっ、子供だから、読めませーん」と返し、更なる詳細の解説のためテレビのジョンが呼ばれる、というのが定番。『大人の-』では片桐が「じーっ、大人だから、読めまーす」と言うが、読んだだけでは難しくて意味が解らなかったので、更なる詳細の解説のため同様にテレビのジョンが呼ばれる。

登場人物 
ペンギンの「ピタ」と「ゴラ」、ネズミの「スー」の名前や百科おじさんの「イッチ」 (昔のあだ名)は番組タイトルの「ピタゴラスイッチ」に因んでいる。
 ピタ
 声 - 星河舞
 知りたがりの灰色のペンギンの男の子。字はまだ読めない。
いつもかぶっているニット帽は、昔住んでいた動物園でお世話になった飼育係のおじさんにもらった物。
 ゴラ
 声 - 西村朋紘
 慌て者の紺色のペンギン。
ピタが言った言葉の要点を2回繰り返すことが多い。ピタの帽子の真似をして餌のイワシが入っていたバケツをかぶっている。
 百科おじさん
 声 - 名古屋章（初年度 - 2003年7月）→川久保潔（2003年8月 - 2004年度）→車だん吉（2005年度 - 現在）
 おじさんの顔をした百科事典。本名は、百科一之進(ひやっかいちのしん)。
ピタとゴラには世の中のことについて教えてくれるが、曲がったことは大嫌いである。趣味は読書。イギリスに弟がいる。夢は大英図書館に所蔵されること。将棋クラブや陶芸教室に通っている。
 各回の百科おじさんのページ数は放送内容に関連した語呂合わせになっている（例えば、712ページで「ナイフ」、529ページで「呉服」など）。合計988ページ。
 甥のディックは幼少期に「イチノシン」とうまく発音できなかった。そのため、彼から「イッチ」と呼ばれていたらしい。
 2021年度以降は番組全体の進行を務めている。
 スー
 声 - うえだゆうじ
 黄色いセーターを着た、気の利くねずみ。ねずみだけど、丑年生まれ。
リヤカー付きの赤い車に乗って、クラクションを鳴らしながら色々な物を運んで来る。ポキポキアニメのファン。初期はテレビのジョンのリモコンを忘れた百科おじさんに、リモコンを届けるのが定番だった。
 たまに愛車のメンテナンス（カーレースに出たりするらしい）や、編み物など、車から降りて出演することもある。ねずみだけに猫が大の苦手で、首輪を見ただけで怖がってしまう。地上と地下を行き来してモグ郎やグラオとも交流している。
 テレビのジョン
 声 - 井上順
 ブラウン管テレビの形をした、何でも映し出すテレビ犬。
散歩は週に2回ぐらい。雨の日は外に出ない。パンよりもケーキが好物である。
 映像を流しているときは、徳田章がナレーションを行っている。
 ディック・ショナリー
 声 - デーブ・スペクター
 イギリス在住の、百科おじさんの甥。
日本語の勉強をするために来日している。表紙は緑だが中身は英語で書かれているため、百科おじさんとは本の開き方が逆になっている。
 彼の中身を見たピタとゴラは、｢じーっ、子供だし、英語で書いてあるから、ますます読めませーん｣と発言した。
 片桐仁（元ラーメンズ）
 『大人のピタゴラスイッチ』・『大解説スペシャル』のみ登場。同シリーズで、ピタとゴラの役割を担当する。
 数学が苦手である（『数ピタ』では、急用を理由に逃げ出そうとしたほど）。

地下ゴラスイッチ 
2018年4月7日放送分以降、不定期に放送されているコーナー。ピタやゴラ達に代わって、モグラのキャラクターであるモグ郎やグラオ達が進行する。
 地下田 モグ郎（ちかだ モグろう）
 声 - 飛田展男
 ピタやゴラ達が住む家の地下に暮らしている、モグラのおじさん。
 妻がいる（現時点で、ストーリーには登場していない）。
 グラオ
 声 - 水橋かおり
 モグ郎の子供。
地上あちこち潜望鏡で地上の世界を観察しており、観察した物事について疑問に思った事を父のモグ郎に尋ねる。
 タブレットン
 声 - 飯尾和樹（ずん）
 タブレット端末の姿をしたブタ。常に敬語で話す。語尾に「ブ～」を付けることもある。
普段は地下のトンネルで寝ており（本人は毎回『トンネル』と『豚（とん）寝る』をかけたギャグを飛ばすが、モグ郎達にスルーされている）、グラオが知りたがっている事柄についてさらなる解説を行う際に呼び出される。画面をスワイプする事で、画像や映像を映し出すことができる。テレビのジョンと同様、映像を映している間は徳田がナレーションを行う。また、テレビのジョンと異なりVTRの途中に登場人物らの相槌やコメントが挿入される。

ピタゴラ装置 
番組のオープニング・エンディング・番組途中に放送される、番組を象徴するコーナーの一つ。

「ピタゴラ装置」の愛称で親しまれているからくり装置（いわゆるルーブ・ゴールドバーグ・マシンだが、佐藤雅彦は「ピタゴラ装置＝ルーブ・ゴールドバーグ・マシン」という表現を嫌っており、かつ、両者は全く違うものだと主張している。また、ルーブ・ゴールドバーグ・マシンは長い名前で、幼児には理解しづらいので、「ピタゴラ装置」という愛称が理解しやすい）を利用して番組タイトルを完成させる。この装置は、紙コップや定規やクリップなど身の回りのもので組み立てられているが、非常に複雑な仕掛けがなされており、最初のきっかけを人力で与えたあとはすべての動きが連鎖的に引き起こされる（ドミノ倒しに似ており、その発展といえる）。

15分版のオープニング・エンディングでは放送される装置が固定されており、オープニングは装置No.10「フライパン」、エンディングは装置No.9「レコードプレーヤー」であった。対照的に「ミニ」ではオープニング・エンディング共に毎回異なっており、放送回によっては「アルゴリズムたいそう・こうしん」や歌などが最後のコーナーになった場合、エンディングが省略されてそのまま番組が終了するケースもある。2021年度以降放送時間が10分に短縮されてからは毎回異なる装置が放送されるようになった。

ハイビジョン化以降、4:3放送時代の装置が流れる機会は年々減少したが、2021年度からは「名作選」と題し4:3の映像を含めた過去の装置も再び放送されるようになる。

ピタゴラ装置の部分のみをまとめたDVD付き書籍が発売された。詳細は関連映像作品・書籍を参照。

プロスポーツ選手とのコラボレーション 
著名なプロのスポーツ選手が始動や中継・フィニッシュを行う、史上初の人力が絡んだピタゴラ装置。
 香川しんじ装置
 プロサッカー選手・香川真司が、装置の始動役（ビー玉の設置）及び、装置のギミックのひとつとしてボールをリフティングしてゴールまで運ぶ役を務めた屋外型の装置。この回では最後に香川直筆または口頭によるメッセージが放送される。
 桃田けんと装置
 プロバドミントン選手・桃田賢斗が装置の始動役（シャトルコックの設置）及び、発射されたシャトルをターゲットやゴールへスマッシュで打ち返す役を務めた。最後に桃田によるメッセージが流れる。

ピタゴラじゃんけん装置 
2021年4月1日放送分で初登場のコーナー。ピタゴラ装置の手前にそれぞれグー・チョキ・パーのサインが付いたゴールが並べられており、装置ギミックとなるボールの軌道から視聴者がじゃんけんで出すべき手を予想する。1回目はナレーションがゴールまでの軌道を予想するが、より複雑さを増した2回目は「よそうタイム」が途中で時間切れとなるため視聴者自身で軌道を考える必要がある。時々「ちょいむず」「かなりむず」と称し、装置の複雑化に加えてダミーのギミックも盛り込み予想をより困難にした難易度強化版が披露されることもある。

アルゴリズムたいそう・こうしん(アルゴリズム体操・行進) 
いずれも出演はいつもここから（山田一成・菊地秀規）で、歌唱も2人が担当。漢字で「アルゴリズム体操」、「アルゴリズム行進」と表記される場合もある。

通常版の場合、たいそうとこうしんが続けて行われるケースもある。いつもここからの2人が、様々な人たちと体操するのが恒例となっている。また共通して複数でやる時は、他の参加者が2人目（菊池）の掛け声、「アルゴリズムたいそうー（こうしーん）」を斉唱し、同じく2人目（菊池）が「〇〇のみなさんといっしょ」と言って、たいそう・こうしんが始まる。さらに「たいそう」は本番後に、「こうしん」は練習後にサウンドロゴが表示され、このコーナーのみ彼らが歌う。「たいそう」では体操終了後に山田・菊池・他の参加者の順に「アルゴリズムたいそう、おわり」（練習版は山田・菊池のみ「アルゴリズムたいそう、練習おわり」）と言って締める。

アルゴリズムたいそう(アルゴリズム体操) 
2人1組で行う体操。アルゴリズムがテーマとなっており、1人では意味の無い動きが、2人並ぶと関連性のあるものとなる（『しゃがむ動作』が『腕を横に振る』動作と組み合わさることで『腕を避ける動作』になる、等）。体操が終わった後に、「1人で練習」をする場合があり、練習の形態は「やまだバージョン」と「きくちバージョン」がある。「○○のみなさんといっしょ」の後は、体操をした人数の半分の人数で練習する（半分以下の場合もある）。

過去に行われた体操の映像を繋ぎ合わせた「とくべつへん」も存在する。2016年3月5日に「ワシのみたい名作コーナー　第2弾〜アルゴリズムたいそう〜」として過去の放送の中から人気の回が一挙放送された。

2人で体操を行う場合は、白背景と住宅室内ロケの2種類がある。

これまでの参加者（人名の所属団体は撮影当時のもの）。
 NHKのアナウンサーのみなさんといっしょ（徳田章・松本和也・中川緑・小野文惠）
 田柄幼稚園のみんなといっしょ
 日本体育大学柔道部のみなさんといっしょ
 千葉県こども病院のみなさんといっしょ
 陸奥部屋の力士のみなさんといっしょ
 帆船日本丸の乗組員のみなさんといっしょ
 『おかあさんといっしょ』のお兄さん・お姉さんのみなさんといっしょ
 2002年版（杉田あきひろ・つのだりょうこ・佐藤弘道・タリキヨコ〈2002年当時の出演者〉）
 2009年版（坂田おさむ・神崎ゆう子・茂森あゆみ・速水けんたろう・杉田あきひろ・つのだりょうこ・三谷たくみ・横山だいすけ・小林よしひさ・いとうまゆ）
 「おかあさんといっしょ」の番組50周年を記念して実施され、2009年当時のレギュラー4人と一部の歴代のうたのお兄さん・お姉さんが出演した（杉田・つのだは2002年版に続いて、2度目の出演）。2009年12月18日に「おかあさんといっしょ」内で先行放送され（番組宣伝は、山田による「『ピタゴラスイッチ』も見てね!」）、2010年1月20日にピタゴラスイッチで初放送された（こちらの番組宣伝は、おかあさんといっしょの歴代お兄さんお姉さんによる「『おかあさんといっしょ』も見てね!」）。
 2018年版（小林よしひさ・花田ゆういちろう・小野あつこ・上原りさ）（2018年1月当時の出演者）
 山田と菊地の代わりに、小野と花田が歌唱しながら体操を行った。小林は2009年版に続いて2度目の出演。2018年3月26日に「おかあさんといっしょ」内でも放送された。
 2019年版（花田ゆういちろう・小野あつこ・福尾誠・秋元杏月）（2019年12月当時の出演者）
 2018年版と同じく、小野と花田が歌唱を担当。小野・花田は2度目の出演。
 ジャイアンツのピッチャーのみなさんといっしょ（内海哲也・木佐貫洋・久保裕也・林昌範）
 QRIOのみなさんといっしょ
 QRIOにアルゴリズムたいそうの動きをプログラムさせて体操させている。
 埼玉県立浦和北高校のみなさんといっしょ
 収録当時の在校生の生徒を中心に、最大規模となる922人（練習版は461人）で体操。
 南極地域観測隊のみなさんといっしょ
 南極で収録された映像と、いつもここからの2名による、衛星中継風の演出で行われた。
 バスガイドのみなさんといっしょ（はとバスのバスガイド）
 雷門・東京タワー・東京都庁舎・レインボーブリッジの名所4ヵ所の前で体操を行った。練習の際には山田バージョンはレインボーブリッジで、菊地バージョンは雷門で行われた。
 地下トンネル日比谷共同溝の工事現場のみなさんといっしょ
 「共同溝」というものが一般にわかりにくかったこともあり、後日徳田のナレーションによる「共同溝」の解説を追加して再度放送された。
 テレビ体操のみなさんといっしょ
 ピアノ伴奏により行われた。
 京都の舞妓さんといっしょ
 最後に舞妓さん達が語尾に「どす」を付けている。
 サーカス団のみなさんといっしょ（木下大サーカスの団員）
 なでしこジャパンのみなさんといっしょ（宮間あや・阪口夢穂・大野忍・澤穂希・安藤梢・近賀ゆかり・鮫島彩・岩清水梓）
 「子どもたちにも、ぜひ『なでしこジャパン』を知ってもらって応援してほしい」というチームからのオファーにより実現したもので、2011 FIFA女子ワールドカップに向けた合宿中の愛媛県松山市で撮影された。なでしこジャパンが同大会で初優勝すると一躍注目を集め、開催国のドイツで「世界チャンピオンのかわいい秘密」として取り上げられるほどになり、NHKでは選手名のテロップなどを追加したものをYouTubeの公式チャンネルで公開するに至った（既に公開終了）。
 新幹線にかかわるみなさんといっしょ
 JR西日本博多総合車両所及び博多駅新幹線ホームで収録。冒頭に「特別に許可を得て撮影しています」のテロップが表示された。
 NHK交響楽団のメンバーのみなさんといっしょ
 2013年1月に放送された『大人のピタゴラスイッチちょいむず』で先行放送。団員が交代で体操をした他、伴奏演奏もNHK交響楽団が担当した。腕を横に振る運動のところで、打楽器奏者が大太鼓とタムタムをそれぞれ叩く。いつもここからは普段のスーツではなく、燕尾服を着用。
 東北楽天ゴールデンイーグルスのみなさんといっしょ（松井稼頭央・嶋基宏・聖澤諒・枡田慎太郎・小山伸一郎・青山浩二・田中将大・草野大輔アンバサダー・マスコットキャラクター「クラッチ」「クラッチーナ」）
東日本大震災が発生した後であり、終了後に選手全員が“がんばろう　東北！”と掛け声を入れた。
 オーストラリアの小学生のみなさんといっしょ
オーストラリアの小学校で撮影されたバージョンとオーストラリアの観光スポットで撮影されたバージョン（いつもここからの2人のみで小学生は登場しない）がある。
 浦和レッズのみなさんといっしょ（平川忠亮、鈴木啓太、阿部勇樹、那須大亮、西川周作、梅崎司、槙野智章、柏木陽介）
 文楽の人形遣いのみなさんといっしょ（人形浄瑠璃文楽座の座員）
人形使いの6人と合わせて8人で行われた。このバージョンのみ途中で文楽についての解説VTRが挿入された後、文楽の人形が踊る「文楽の人形のみなさんといっしょ」バージョンが改めて行われる場合があり、いつもここからは中央ではなく両サイドで体操を行う。人形遣い達による体操と解説VTRが省略され初めから人形が体操を行う場合は、冒頭で山田が文楽について簡潔に説明する。
 King & Princeとハメハメハ大王（佐藤二朗）といっしょ
2019年1月1日放送の特別番組「Eうた♪ココロの大冒険」のドラマパートで放送。
 警察官のみなさんといっしょ（富山西警察署の署員）
　　　終了後に警察署の署員らが「反射材をつけて 身を守ろう！」とメッセージを言う。
 飛行機にかかわるみなさんといっしょ
 貨物船ではたらくみなさんといっしょ
 本編後に貨物船に関する解説が放送される（いつもここからもVTR内に出演）。
 忍者のみなさんといっしょ

また、ラジオの茨城放送『たかとりじゅんのビタミンJ!』ではBGMの一つとして使用されていたことがある。

アルゴリズムこうしん(アルゴリズム行進) 
アルゴリズムたいそうを発展させた行進。2003年度から放送。出演と歌唱は同じく、いつもここからの2人。2人以上で縦一列になって輪唱のように1人ずつ動きをずらして行う。前の人の動きと後ろ人の動きが関連性を持ったものになっており、動きがかみ合うとぶつかりそうでぶつからない。外部の人達とコラボレーションをして行進するときは前から2番目の人が「〜といっしょ」、そうでないときは先頭の人が「歩幅は小さく」と号令を言うのがきまり。2010年以降の新作では、通常の1.5倍-2倍速のテンポで行進する「アルゴリズムこうしんMAX」のパターンが追加されている。

先頭から順に以下のような動きと一歩前進を繰り返す（最初のステップで先頭が1.を、次のステップで先頭が2.、次の人が1.を、その次のステップで先頭が3.、次の人が2.、その次の人が1.を、…の順）。これにより、同じ場所に誰がやってきても、その場所では全員が必ず同じ動きをすることになる。
 膝を曲げながら、前方に腕を伸ばす（いわゆる「前ならえ」）
 腕を胴に当てて上体を後ろに反る（偉ぶって反り返る様子）
 後方に向いて上体を前にかがめる（いわゆる「お辞儀」）
 進行方向右を向いて手を額にかざし、右と前（進行方向に対して後と右）を見回す
 膝を曲げながら大きく腕をかく（いわゆる「平泳ぎ」のポーズ）
 大きくしゃがんで、地面に落ちているものを拾う所作をする（いわゆる「栗拾い」のポーズ）
 空気入れ（フロアポンプ）を2回動作させるまねをする
 腕を2回横に開く（これにより「体内に空気が入った」という所作になる）
 2巡したら、「そろそろ終わりかな」と、手をぐるぐる回す。
 先頭が「そろそろ終わりかな」を3回繰り返したら、全員が（直前にどの動作をしていても）片足を上げて終了。

行進の前に、山田・菊地のどちらかが「ひとりで行進」をする事もある。「ひとりで行進」は曲が1巡した所で、曲がフェードアウトして終了する。「○○のみなさんといっしょ」の前には、その場所で撮影した物が放送される。

フィリピンのとある刑務所では、囚人達の教育の一環で導入されている。

これまでの参加者（人名の所属団体は撮影当時のもの）。
 レーシングチームのみなさんといっしょ（DyDomiuレーシングチームの選手と整備士 = 高橋裕紀、櫻井大幸ほか）
 横浜中華街のコックさんといっしょ
 忍者のみなさんといっしょ
2023年に伊賀流忍者が当コーナーに出演し、リメイクされた。
 千葉市緑消防署のみなさんといっしょ
 終了後、「火事と救急は119番!」と2人目、隊員達がいった後、全員で敬礼する。
 川崎フロンターレのみなさんといっしょ（我那覇和樹・鬼木達・寺田周平・今野章・アウグスト・マスコットキャラクター「ふろん太」）
 プロレスラーのみなさんといっしょ（KAIENTAI-DOJOの選手達 = 大石真翔・旭志織・PSYCHO・房総ボーイ雷斗・小幡優作・YOSHIYA）
 海上保安庁 巡視艇まつなみのみなさんといっしょ
 航空会社のみなさんといっしょ（全日空の操縦者・キャビンアテンダント・整備士）
NHKでは公共放送という立場上、企業名・商品名の露出が禁じられているため、前述の「アルゴリズムたいそう　飛行機にかかわるみなさんといっしょ」と異なり尾翼の「ANA」ロゴが伏せられていた。
 鉄道会社のみなさんといっしょ（京王電鉄の乗務員と整備士）
　　　ロケ地は京王競馬場線の府中競馬正門前駅。バックは8000系電車。最後に全員で敬礼をして締めくくる。
 水族館のみなさんといっしょ（伊豆・三津シーパラダイスのスタッフ）
 安来節保存会のみなさんといっしょ
 田んぼ横のあぜ道を歩くバージョン（山田先頭）と、ステージ上の舞台を歩くバージョン（菊地先頭）がある。
 ウィーン少年合唱団のみなさんといっしょ
 8人が代表で行進して残りの団員がコーラスを担当、伴奏はピアノで行われた。練習はいつもここからのバージョンが用いられた。
 ブルーマンのみなさんといっしょ
 バレエ団のみなさんといっしょ（東京シティ・バレエ団のバレエダンサー）
 途中で行進が2組加わる。最後にいつもここからの2人がダンサーらに取り囲まれるフィナーレがある。
 東京消防庁ハイパーレスキューのみなさんといっしょ
　　　終了後に、「火遊びは絶対しないように！」といつもここから、ハイパーレスキュー隊員たちが言う。
 JAXA宇宙科学研究所のみなさんといっしょ
 2010年12月28日に、ISAS相模原キャンパス内のM-Vロケット実物大模型の前で撮影された。放映時には、本編の前にJAXA・ISASや小惑星探査機「はやぶさ」の解説が挿入された。
 ラグビー選手のみなさんといっしょ（パナソニック ワイルドナイツの選手達 = 霜村誠一、相馬朋和、三宅敬、北川智規、木川隼吾、若松大志、ダニエル・ヒーナン）
 終了後、霜村が飛んできたラグビーボールをキャッチし、パントキックした後、ラガーマン達は走りさっていく。MAX1.5倍バージョンは1人目が「夢に向かって…」といって全員が左腕を上げて「トライ!!」と叫ぶ。
 アイスホッケー選手のみなさんといっしょ（東北フリーブレイズの選手達 = 田中豪、菊池恭平、橋本三千雄、大久保智仁、篠原亨太、若林クリスヘッドコーチ）
 テクノルアイスパーク新井田のリンク内（氷の上）で行進を行った。いつもここからは長靴を、選手は全員スケートシューズを履いて行った。終了後に、「いっぱい食べて たくましくなろう！」とメッセージを言う。
 ASIMOのみなさんといっしょ
 ASIMO3体と行進した。通常より若干テンポを落として行われた。ASIMOはいつもここからの2人に続けて歌って行進した。
 バレーボール選手のみなさんといっしょ（サントリーサンバーズの選手達 = 山本湧、栗山雅史、塩田達也、星谷健太朗、椿山竜介、山村宏太）
　　　終了後に、「力を合わせて ボールをつなごう！」とメッセージを言う。

 日本舞踊のみなさんといっしょ（花柳寿太一郎、尾上紫、若柳吉優、若柳美香康）
 　国立劇場で、和楽器による演奏（囃子）と長唄による歌唱で行われた。最後にいつもここから以外の4人が舞踊を踊る。

 パッコロリンのみんなといっしょ（パックン、リン、コロン）

　　　NHK BSプレミアム「ワンワンパッコロ キャラともワールド」に山田と菊地がゲスト出演。2017年9月に放送された。
おかあさんといっしょのお兄さん・お姉さんといっしょ
 先述のアルゴリズムたいそう（2018年版）に続いて実施。
 2018年版（小林よしひさ・花田ゆういちろう・小野あつこ・上原りさ）（2018年1月当時の出演者）
 先述のアルゴリズムたいそう（2018年版）に続いて実施。山田と菊地の代わりに、小野と花田が歌唱しながら行進を行った。
 2019年版（花田ゆういちろう・小野あつこ・福尾誠・秋元杏月）(2019年12月当時の出演者)
 先述のアルゴリズムたいそう（2019年版）に続いて実施。山田、菊地、小野、花田の史上初となる4人歌唱バージョンで行われた。
 ゴールボール選手のみなさんといっしょ
 選手は全員アイシェード（目隠し）をした状態で行う。冒頭でゴールボールについての解説が流される。
 終了後に「東京2020 パラリンピック 頑張るぞ！」とメッセージを言う。

おとうさんスイッチ 
2002年度 = 「おとうさんスイッチ 1」（スイッチのピッという音がする）

2003年度 = 「おとうさんスイッチ 2」

2004年度〜 = 「おとうさんスイッチ おじいちゃんも（可）」

2007年度〜（突発的に） = 「おとうさんスイッチ おじいちゃんも（可） 方言も（可）」

2008年度〜（突発的に） = 「おとうさんスイッチ おじいちゃんも（可） ひいおじいちゃんも（可）」

 ナレーター - 徳田章アナ

空き箱に50音のいずれかの行の文字5つが書かれた手作りの「おとうさんスイッチ」を子供が押し、そのおとうさん（2004年以降は祖父・ひいおじいちゃんのケースもある）がその文字から始まる動きをするという視聴者参加型コーナー。冒頭に出演者の自己紹介をした後、オープニングは、知久が「おとうさんスイッチ（2・おじいちゃんも可）いきますよ〜」と歌ってスタートする。香川真司が出演した「かがわスイッチ」放送時のみ、知久が「かがわスイッチ いきますよ〜」と本気モードで歌ってスタートした。

年度最初の放送はあ行、2回目の放送はか行、という放送順となっている。わ行まで行くと次回からは濁音となり（わ行は放送されない）、濁音が終わるとその後は拗音となる（濁音のた行（だぢづでど）は放送されない）。拗音が終わるとまたあ行に戻ってくる。スイッチを押す回数は最低で一周の5回だが、6回以上押されることがあり、6回目以降は子供が任意に選んだスイッチを押し、そのスイッチで指定された同じ動作を繰り返す。

出演する親子は基本的に一般人・視聴者だが、以下の著名人が本名を名乗り親子で出演したことがある。

 横山剣（クレイジーケンバンド ヴォーカル） - 「おとうさんスイッチ 2」ら行
 敷島勝盛（大相撲浦風親方・当時は錦島親方） - 「おとうさんスイッチ おじいちゃんも（可）」が行
 浦野正樹（勝手にしやがれ ダブルベース） - 「おとうさんスイッチ おじいちゃんも（可）」ぎゃ行、バンドメンバーの福島忍と斉藤淳一郎もゲスト出演
 片桐仁（ラーメンズ）-「おとうさんスイッチ おじいちゃんも（可）」さ行
 徳田章 - 「おとうさんスイッチ おじいちゃんも（可）ひいおじいちゃんも（可）」は行、ひいおじいちゃんスイッチ・おじいちゃんスイッチとして、自身の父親と一緒に動作をこなした。
 香川真司 - この回のみ「おとうさんスイッチ」ではなく、「かがわスイッチ」として放送され、番組のロゴが描かれたユニフォームを着て、が行を担当した。

おとうさんスイッチの作り方 
 作詞 - 佐藤雅彦、内野真澄
 作曲 - 栗原正己
 歌 - 知久寿焼（元たま） 加藤千晶

前述の「おとうさんスイッチ」の作り方を歌で紹介する。映像はスイッチのみが登場し、スイッチの作り方とはボタンの向きが逆になっている。

おてつだいロボ 
前述の「おとうさんスイッチ」の派生コーナー。2010年度から放送。おかあさん（場合によってはおとうさん。この場合は完全なる「おとうさんスイッチ」の逆バージョン）がスイッチを押し、子供が扮する「おてつだいロボ」がその文字からはじまる動き（お手伝い）をするというコーナー。スイッチの構造や作り方はおとうさんスイッチと同じ。コーナーの最後に、おてつだいロボのアニメーション（曲はフルサイズまたは1番のみ）が流れる事がある。歌は栗原が担当。

おてつだいロボのテーマ 
 作詞 - 佐藤雅彦、内野真澄
 作曲 - 栗原正己
 歌 - 栗原正己

アニメーション

フレーミー 
 声 - 井上順
13個の四角いフレームで構成された白い犬「フレーミー」のアニメ。モチーフはテリア。他のキャラクターも単純図形で構成されているが、透明ではない。So-net「ねっとのおやつ」作品から。

フレーミーには水玉模様のスポッティーと、真っ黒のペインティーという2匹の兄弟が居る。フレーミーは骨が好物で掃除機が苦手。スポッティーは赤ちゃんの世話を任されており、チーズが好物でネコが苦手。ペインティーはドーナツが好物でネズミが苦手、昔は隣の家に祖父がいた（現在は犬小屋の前に花が挿されていることから、亡くなっている）。

フレーミーは、驚いて飛び上がった後落ちたり、何かにぶつかったり、工事現場に入った時にブルドーザーで外に押し出された時などに胴体や足、頭、耳、尻尾がバラバラに分かれてしまう。しかし、簡単に元に戻せる。バラバラになった時に鳥などに鼻や目、尻尾をどこかへ持って行かれる事もある。スポッティーとペインティーとの喧嘩などで全身のパーツがバラバラになり、でたらめに合体したことで誰が誰だか分からなくなることがあるが、それぞれの好物或いは苦手な物が出現することで元に戻れる。

一度、ストーリーが算数の問題出題になって終わった回があり、この時のみ番組エンディングがピタゴラ装置ではなく解答・解説のアニメーションになる。この話を放送した「ミニ」のエンディングでは解答・解説アニメーションは放映せず通常通りピタゴラ装置を放送、そこにテロップで解答を載せたのみであった。

オンエアでは「ミニ」を中心に、「フレーミーのうた」といういわばテーマソングの歌唱とその歌詞に合わせた映像で終わることもあった。

10本アニメ 
 声 - 片桐仁（元・ラーメンズ）、荒川良々、近藤公園、平野貴大、田中要次ほか
2005年度から放送。10本の棒が合体していろいろなものに変身するストーリー。佐藤研ワークショップからの派生。

ぼてじん 
 作 - 貝塚智子、うえ田みお
 声 - フットボールアワー
2006年度から放送。

黄色いサイコロのキャラクター・ぼてじん（声 - 岩尾望）が、地面に描かれたマス目の中を前後左右に動いて、カメラに向かってぼてじんのサイコロの面に書かれたメッセージを披露するが、実はマス目から外れても移動可能である。マス目上で回転することもできる。毛虫が苦手。

同年10月に初登場した、オレンジ色の小さいサイズのいぬてん（声 - 後藤輝基）がたまに登場する。こちらには顔と「ワン」しか書いていない。いぬてんもマス目上で回転することができる。いぬてんの家としていえてん（声 - 後藤輝基）も存在する（犬小屋の形をしている関係上、歪な七面体の形である）。

2023年には久しぶりに新作が放送されている。

PlayStationのゲーム、『XI[sai]』が元ネタとなっている。

だれじん 
 作曲 - 栗原正己
 ナレーション - 徳田章
2019年1月5日の放送で初登場の『ぼてじん』からの派生コーナー。ぼてじんの前に現れる身近なモノをモチーフにしたキャラクター（声 - 後藤輝基）を軌道となるマス目の形から考える。

いぬてんプログラム 
2020年7月25日の放送で初登場の『ぼてじん』からの派生コーナー。いぬてんが目的地に正しく到着するための道順（プログラム）を考察する。

まきじゃくのジャック 
 作詞・作曲 - 佐藤雅彦、内野真澄、堀江由朗
 声・歌 - 堀江由朗
 アニメーション - 永迫志乃
2016年1月23日放送で初登場のアニメーションのコーナー。擬人化された巻き尺のジャックが、さまざまな日用品のキャラクター達とからむ。コーナーの最初の部分と最後の部分に歌が入る。

その他のコーナー　
 
 角砂糖アニメ
 角砂糖12個が並べ方を変えるだけで様々な形に変身する。佐藤研のワークショップ作品。
 今日のスイッチ
 ナレーション - 徳田章
 とある場所・施設にある機械の起動スイッチを押し、何かが起こる様子を紹介（例：噴水、観覧車）。メインコーナーや歌以外では珍しくピタ、ゴラ、百科おじさんが出演する。
 今日のロボット
 ナレーション - 徳田章
 いろいろなロボット（主に作業用ロボット）を紹介する。
 今日の手順
 ナレーション - 徳田章
 とある事柄の一連の動作及び手順をまず文字のみで提示し、そのあとその一連の動作を行っている映像を流す。
 ○と△のしゅうだん
 ナレーション - 徳田章
 ある映像で、一定の動きをする集団とそうでない集団とに分け、その動きを説明する（駅 (JR戸塚駅) のホームで電車を待っている人の頭上に○と△の記号テロップが挿入されている。△は電車がホームを通ってもカメラに収まり【電車の手前側のホームにいる】、○は電車に隠れて映らない【電車の奥側のホームにいる】、など）。主に今日の△が紹介される。
 何してるの?おじさん
 出演 - 小林賢太郎（当時ラーメンズ）
 撮影 - ホンマタカシ
 ドラマ風のコーナー。公園で小林扮するおじさんが奇妙な動きをしている。それを見た少年達の内の一人が、「おじさん何してるの?」と尋ねると、実はあるものの形態模写だったことがわかる。2020年11月をもって小林は芸能界を引退し裏方へと転じたが、今後放送がどうなるかは現時点で不明。
 なんのあと?
 撮影 - ホンマタカシ
 何らかの動きが終わった「跡」の様子を最初に見てから、物体の動きが逆戻りして始めに戻り、「何の跡」だったのかが分かる。ラーメンズ小林扮する「おじさん」がゲスト出演した時もあった（水風船の回）（例・火のついたろうそく、水に入った角砂糖など）。最後はそれをみた子供が驚愕するのが定番。
 なにしてる点? / なにしてるひと?
 歌 - 知久寿焼
 モーションキャプチャのマーカーの部分の動きだけが表示され、何をしている所かを考える。
 ポキポキアニメ
 声 - 草彅剛
 1本の長い線をポキポキ折り曲げていろいろなものを作っていく。なお、どんな形になっても必ず最後は元の直線に戻り、「失礼しまーす」と言って退場する。稀に短い線とセットで出てくることもあり、このときは短い線も退場時に同じく高い声で挨拶する。2009年の草彅の不祥事による活動休止期間中は放送されなかった。
 勝手なルール
 ナレーション - 岸部一徳
 撮影 - ホンマタカシ
 子供たちが一風変わった行動をとるが、実は勝手に決めたあるルールにのっとって行動をしているというもの。
 走って文字
 ナレーション - 山本晃士ロバート
 撮影 - ホンマタカシ
 グラウンドを複数人が走る様子を上空から見る。すべての動きが終わったあともう一度同じ映像が流れるのだが、今度は走った姿がそのまま残像となり、軌跡を繋ぎ合わせると文字になっている。
 数えてみよう
 作詞 - 佐藤雅彦、内野真澄
 作曲・歌 - 桜井秀俊
 不確定な動きをする群集を対象にして数える（例・バレーボールの弾む回数を数えるなど）。他の学校放送で放送されたものやオリンピックの映像をそのまま切り取ってきたような映像が特徴。
 2021年4月10日放送分で十数年ぶりに新作を放送し、製麺工程を例に2の冪を扱った。また、この回から歌詞テロップが表示されるようになる。
 なんだこれ?
 作詞 - 佐藤雅彦、内野真澄
 作曲 - 桜井秀俊
 歌 - 知久寿焼
 割り箸で構成された、ぱっと見ただけではよく分からない立体が、回転して違う方向から見てみると、平面的につじつまが合う物体として認識できる。
 5秒でわかる
 ナレーション - 内藤勝人
 鉛筆はなぜ6角形か、醤油差しの空気穴の役目など、身近な豆知識を短い映像で解き明かす。
 がんばれ!製品テスト
 ナレーション - 徳田章
 工業製品の出荷前の製品テストの様子を紹介する。
 きょうのスレスレ
 作詞 - 佐藤雅彦
 作曲 - 栗原正己
 歌 - スレスレ合唱団
 ナレーション - 内藤勝人
 ベルトコンベア上に、物の移動をさえぎるように立てた厚紙の型を抜いたようなものが置いてあり、そこをスレスレで物が通り過ぎる。型を見て何が通り過ぎるのか、その物の形を連想する（例：コーヒーカップ、本）。
 めかぬか、るかろか、ねかわか、はかけか
 作詞 - 内野真澄、佐藤雅彦
 作曲 - 栗原正己
 歌 - めかぬか合唱団
 ゆっくりと描き出される、ある一文字の平仮名が、最終的にどちらの平仮名になるかという歌。対照される二文字は、途中の筆跡まで形が似ているものが選ばれているため、答えはギリギリ最後まで分からない（「は」と「け」、「る」と「ろ」など）。
 何の数字?
 ナレーション - 和田源二
 まず数字だけが表示される。一見、ランダムな配置のように見えるが、その後、その数字と位置が何を意味する説明がある。
 ピタゴラ拳法だんだんだん！
 作詞 - 佐藤雅彦、内野真澄
 作曲 - 佐藤雅彦、菅俊一
 出演 - 河相我聞
 2009年度の放送より実施。粘土で出来た緑もしくは赤のキューブが登場。かけ声と同時にキューブが凹んだり分割したり、固まったりと変形する。河相の示す手本を真似て視聴者がかけ声に合わせて身振りをすると、まるで視聴者がキューブを変形させているように見える仕組みになっている。
 とうめい人間X（エックス）
 作曲 - 栗原正己
 声 - ほんこん
 透明人間Xが登場、その後透明になって移動する。説明と効果音のみをヒントに移動先を想像する。
 新しい生物
 声 - 小野卓司
 ボルトとナットなど、家にある何の変哲もないモノが動きを持つ生物のようにふるまう様子を描いた実写アニメ。
 No.1 ケシゴムザウルス（消しゴム）
 No.2 ストロケラプス（ストロー）
 No.3 ワゴムヌス（輪ゴム）
 No.4 ボルトノドン（ボルト、ナット）
 No.5 カクザザトン（角砂糖）
 No.6 フセンヌス（付箋）
 No.7 ハシノドン（箸）
 No.8 ブラシノドン（ブラシ）
 No.9 マッチバコヌス（マッチ箱）
 ゲストとしてクリップムシ（クリップ）が登場する。
 No.10 アルミホイルプス（アルミホイル）
 また、No.1 - No.6の生物をテーマにした歌、「新しい生物の歌」（歌:角田信朗）がある。
 プチリョンコってなんだ
 音楽・歌 - 栗原正己
 「プリン」と「チョコ」（プチリョンコ）、「歯磨き」と「虫歯」（はむみしがばき）、「キリン」と「ラクダ」（キラリクンダ）など、2つの単語を1字ずつ互い違いに組み合わせた、文字ブロックに書かれた単語が歌に合わせてベルトコンベアを流れていく。ベルトコンベアには1字ずつに分ける分岐器があり、音楽の間にもとの単語を考える。最初に必ず「プチリョンコ」が流れ、その後に他の単語が流れるようになっている。
 ひとつとびぶったい パタトクカシー
 ナレーション - 徳田章
 協力 日本切断研究所
 音楽・歌 - 栗原正己
 「プチリョンコってなんだ」の発展版。登場するのは「パタトクカシーー」だが、タイトルは「パタトクカシー」。内容はプチリョンコと同じだが、ムービーが文字ブロックではなく、実物を使ったものになっている。例：パタトクカシーー→パトカー＋タクシー→パトカーの模型とタクシーの模型を数個に切断したものを交互に並べ、合体させた状態で画面に登場→最後はそれぞれに分離し2つの言葉通りに合体しなおす。「サスンリダッルパ」（サンダル＋スリッパ）、「ハペサンミチ」（ハサミ＋ペンチ）、「ブシャラモシジ」（ブラシ＋シャモジ）などのバリエーションがある。
 こんなことできません
 出演 - 関根勤、岩井ジョニ男（イワイガワ）
 2012年に初登場。人間にはできないとんでもない動きでも、写真をつないでみることで、できるように見えてしまうコーナー。「こんなことできません」という台詞の後に作品が流され、種明かしの模様（最初の映像とは異なる）を経て「こんなことできました」で終わる（タイトルも「こんなこと できませんした」に変わる。この時、岩井は何故かカメラの方を向いていることが多い）。最初に関根が実際に動作を行い、その後種明かしを兼ねて1コマずつ撮影する様子を早回しで見せる。岩井は基本的に傍観者だが、種明かしのシーンで関根の動作を模倣するか、（関根が単独で自身や道具の位置をずらす事が困難な場合）補助に当たる事がある。
 「みなさんのこんなことできません」と題し、視聴者から投稿された作品を放映することもある。
 ブラックボックス人問題
 作 - うえ田みお
 作曲 - 栗原 正己
 2013年1月3日放送の「大人のピタゴラスイッチ・かなりむず」で先行放送。顔の描かれた黒い箱とその左右にベルトコンベア風の板のついた「装置」に向かって、いろいろな形のものが右から左に動いて箱の右側から入る。すると、そのものの向きが変わったり整ったりして箱の左側から出てくるのをみて、箱の中のしくみがどうなっているかを想像することができる実写アニメで、最後に箱の中身を見せる（見せている時は何故かブラックボックス人の表情が変わらない）。「Eのかたち のまき」「◎のかたち のまき」「頭でっかちのかたち のまき」など。コーナー内で流れるBGMは、「とうめいにんげんX」のものと同一。
 どっちが本物？
 2013年1月3日放送の「大人のピタゴラスイッチ・かなりむず」で先行放送。紙に描かれた偽物（いわゆる3Dトリックアート）と紙に乗った本物を見分けるクイズ。
 ○○ソート
 作 - 山本晃士ロバート
 2013年1月2日放送の「大人のピタゴラスイッチ・ちょいむず」で先行放送。ソート(きれいにならべかえること)のアルゴリズムを、長さ・重さの異なる10個程度のものをソートしながら説明する実写アニメ。「背のじゅんに ならべよう！の巻 しめじソート（マージソート）」「重いじゅんにならべ！ じゃがいもソート（クイックソート）」など。
 どうぶつのアルゴリズム
 2013年1月2日放送の「大人のピタゴラスイッチ・ちょいむず」で先行放送。あらゆる動物の習性をアルゴリズムの観点から取り上げる。
 ピタゴラ暗号棒
 作詞 - 佐藤雅彦、貝塚智子
 作曲・歌 - 栗原正己
 親子2人（父と子供）（時には祖父と孫）の出演者が、子供がラップフィルムの芯棒や卒業証書用の丸筒（暗号棒）などに巻き付けた細長い紙に縦書きの文を書いて“暗号”メッセージを伝える。古代ギリシャ・スパルタで使われた「スキュタレー」という暗号方式で、巻き付けた紙をほどくと、文字が飛び飛びになる。たとえば「にちようび＿さっかー＿やりたい」が「に＿＿さちやっよりかうたーびい」となる。子供はその紙を家のどこかに置くが父以外（母である事が多い。祖父の場合は父や兄弟姉妹）は分からない。父が仕事から帰ってきて、紙を見つけるとそれが暗号文だと分かり、暗号棒に巻き付けて読む。そして最後には休みの日に暗号文の事を実行する映像が流れる。なお、子供が男の子か女の子かで歌詞の一部が異なる。
「ピタゴラ暗号棒」の歌に合わせてコーナーが進む。
 なんのどうぶつ？
 ナレーション - 和田源二
 モーションキャプチャのマーカー部分の動きだけで示された動物が何かを考える。
 ピタゴラスイッチおりたたみハンカチ劇場
 作詞 - 貝塚智子、内野真澄
 作曲 - 貝塚智子、栗原正己
 歌 - 栗原正己
 作 - ユーフラテス
 ハンカチの表裏に折りたたむと向きが正しくなるイラストを描いておき、2つ折り→4→8→16と進めながらイラストを見るという漫画のコーナー。「おりたたみハンカチ劇場」の歌に合わせてコーナーが進む。
 ピタとゴラ けんかのまき
 みんなでやまのぼりのまき
 ピタとゴラ しりとりのまき（この回からはピタとゴラとスーの声が吹き込まれる）
 みんなでかくれんぼのまき
 これらのハンカチは実際に市販されている。また、「おうちでやってみなスペシャル」（2020年7月11日放送分）では「ピタとゴラ しりとりのまき」のようにしりとりの要素を取り入れた折り紙の作り方が紹介された。
 くねくね人まちがいさがし
 声 - ナイツ
 2枚の絵にある3箇所の相違点を見つける間違い探し。絵は紙に印刷されており、重ねてパラパラマンガの要領で答え合わせをする。何故か2つ目の間違いは通常ならば別々に数えるものが多い。
 スレスレ3D
ナレーション - 徳田章
 上述「きょうのスレスレ」の3Dバージョン。回転台に置かれた物体がスレスレで通過できる穴の形状を考える。2015年1月の「大人のピタゴラスイッチ」で先行放送し、本家『ピタゴラ』では『きょうのスレスレ ～かいてん編～』と改題し放送。
 ねんどれナンドレラッツの跡じまん
 声 - サンドウィッチマン
 歌 - 栗原正己
 体が直方体の粘土でできた、ねんどれ(声‐富澤たけし)・ナンドレ(声₋伊達みきお)の2つのキャラクターが、「走っていたらコケてついた」という体の前面の跡を相手に自慢しあい、何の跡なのかを視聴者に考えてもらおうというクレイアニメーションのコーナー。ねんどれはいつも待ち合わせに遅刻しているが、先に着くナンドレも同じく遅刻しかけており一度だけ彼の方が遅れて来た事がある。
 ピタゴラ装置アカデミア
 作 - 佐藤匡
 ピタゴラ装置に使われている様々なギミックの作り方を紹介する。「ピタゴラゴール1号」が実際に市販された。
 ピタゴラ装置 こうすると面白い
 作 - 石川将也
 ピタゴラ装置の動きをさらに面白く見せる工夫について解説する。「ピタゴラ装置 大解説スペシャル」で先行放送。
 もじもじ装置
 作 - 佐藤匡
 2016年1月9日放送(＃322)で初登場のアニメーションのコーナー。ひらがな（たとえば「い」「の」「し」）と書かれた正方形のブロックの上をボールが弾みながら進むとボールがブロックの上に乗ったときに「い」等と声がする。ボールが飛び石のようにブロックを弾んでいき、ブロック崩しのラケットのような動く壁が登場してボールを反射すると「し」のブロックに再び乗るため、「いのしし」と聞こえることばをつくる。
 そこで橋は考えた
 歌 - 栗原正己
ナレーション - 徳田章
 2016年6月11日放送(#330)で初登場のコーナー。前半は共通のアニメーションと歌で、川がある→車が通れない→橋を架ける→船が通れない、に続いて「そこで橋は考えた」のナレーションが入る。橋のモノローグにより可動橋を提案、「出来んのかなこんな橋　ちょっと無理だろこんな橋　出来んのかなこんな橋　出来たらすごいぞこんな橋」という歌のあとに実在する同タイプの可動橋が紹介される。
「出来んだなこんな橋　ほんとにあんだなこんな橋　ぶーん」という歌が流され、その後「今日の橋は○○橋（種類）でした。」というナレーションでコーナーは終わる。
 旋回橋（2016年6月11日）- 京都府天橋立の廻旋橋
 跳開橋（2016年6月18日）- 高知県の手結港可動橋
 昇開橋（2016年8月27日）- 徳島県の加賀須野橋
 運搬橋（2016年10月8日）- スペインのビスカヤ橋
 降開橋（2016年11月26日）- ギリシャのイスミア橋(コリントス運河)
 転造跳開橋（2017年1月7日）- ニュージーランドの
その5のみ「この橋はたまに魚も獲れてしまいます」と補足される。
 ウソだと思うなら、やってみな。
 歌 - 奥田民生
 2017年4月8日放送で初登場のコーナー。身近な物を使って実験が可能な科学の現象を紹介する。最初は歌に合わせて擬人化された物のキャラクターが登場するアニメーションが流れ、途中から実写で実験の手本が流される。歌の最後には実験を成功させやすくするためのアドバイスが付け加えられる。
 「おうちでやってみなスペシャル」（2020年7月11日放送分）では「ミニ」と題して自宅にある身近なものだけでできる実験を3つ紹介した（アニメーション・歌はなく実写とナレーションのみによる解説）。
 トンカッチのそこのしくみがしりタイム
 作 - うえ田みお
 2017年6月10日放送で初登場のコーナー。装置評論家のトンカッチが、冒頭で流れた装置の仕組みを解説する。
 かさねておえかき
 2018年4月7日放送で初登場のコーナー。3枚のアクリル板に絵を書き、最後に板を重ねて絵を完成させる。
 もじもじコンベアー
 2018年9月8日放送で初登場のコーナー。「プチリョンコってなんだ」と同じく文字ブロックを使っており、いずれかがのブロックが重なっている。
 考えもしない
 身近に存在しながらも考える機会の少ないあらゆる物の構造について解説するコーナー。「大人のピタゴラスイッチ 想像力としかくい穴」で先行放送。
 現実ってこういうこと
 「大人のピタゴラスイッチ 想像力としかくい穴」で先行放送。
 トンカッチのピタゴラ装置おなやみ相談室
 作 - 米本弘文
 2020年1月11日放送で初登場のコーナー。トンカッチが視聴者から寄せられたピタゴラ装置に関する相談に答える。
 もんくたれぞう〜世の中のまちがい、指摘させてもらいます〜
 2020年10月24日放送で初登場のコーナー。目が4つあるキャラクター「もんくたれぞう」が登場する。身近で見つけた物の仕組みについてたれぞうが間違いを指摘するが、ナレーションと映像からなる解説によってその仕組みが合理的なものである事を理解し、最後に文句をつけた事を謝罪する。
 100グラムにちょうせん!
 作 - 貝塚智子
 声・歌 - 石田明
 2020年11月14日放送で初登場のコーナー。子供が家の中にある物を組み合わせ、「はかり先生」でピッタリ100グラムの計量に挑戦する。総重量の微調整段階に入った場合は、「おたすけボックス」のアイテムとして一円玉（1枚＝1グラム）を使うことができる。「ピーマン」という応援役のキャラクターが登場する。
 2023年には1000グラムにちょうせん！が登場し、祖父が同じく「はかり先生」でピッタリ1000グラム（1キログラム）の計量に挑戦する。100グラムと同様に微調整段階で「おたすけボックス」を使うことが出来る。
 なんのプログラム？
 「ピタゴラミングスイッチ」で初登場のコーナー。ある一連の行動をフローチャートで表現し、それがどのような行動であるかを考える。
 想像してみよ
 作 - 佐藤匡、貝塚智子
 「ピタゴラミングスイッチ」で初登場のコーナー。身の回りにある「変なもの」の正体を想像することによって考察する。
 鉄琴階段プログラム
 作 - 米本弘文
 「ピタゴラミングスイッチ」で初登場のコーナー。ミニチュアの階段におもちゃの鉄琴の音板を並べ、最上段からビー玉を転がすと特定の曲が演奏される仕掛けを作る。
 かくすと みえてくる
 2021年4月1日放送で初登場のコーナー。「ハトは本当に首を前後に振りながら歩いているのか」など、動く物体の大部分を隠すことで部分的な動きの実態を解明する。
 押し出しクイズ
 2021年4月2日放送で初登場のコーナー。
 いま、なにがとおった？
 2021年4月10日放送で初登場のコーナー。立て掛けられた2枚の板の裏側を横切る物体が何か当てるクイズ。板の間には僅かな隙間があり、この部分を1コマずつ切り取り横に並べることで正体が判明する。
 紙の下はナンドレラ？合戦
 2021年4月29日放送で初登場の『ねんどれナンドレラッツの跡じまん』からの派生コーナー。ねんどれが描かれた紙にフロッタージュの要領で写し出した物が何であるかを当てる。兄弟という設定の人物2人が手と台詞のみで登場し互いに問題を出し合う。
箱のすけ
声 ｰ 土屋礼央
2021年10月2日放送で初登場のコーナー。箱から首を出し、様々な動きをする「箱のすけ」の箱の中はどうなっているのかを考察するコーナー。
2023年から、いとこの「はこみ」が登場することがある。

番組内のオリジナルソング 
 ピタゴラスイッチ オープニングテーマ
 作曲 - 栗原正己
 演奏 - 栗コーダーカルテット、渋栗オーケストラ（大人のピタゴラスイッチ）
 ピタゴラスイッチ エンディングテーマ
 作曲 - 栗原正己
 演奏 - 栗コーダーカルテット、NHK交響楽団（大人のピタゴラスイッチ）
 オープニングテーマと同じ曲だが、アレンジが異なっている。
 そっくり↓ひっくり↑かえしましょ（2002年度）
 作詞 - もりちよこ
 作曲 - 坂出雅海
 歌 - ピタ・ゴラ（星河舞・西村朋紘）
 擬態語を逆から言うと全く別の意味になる対比の歌（例・しずしず<>ずしずし（歩く）など）。
 あるくのどのあし？（2002年度）
 作詞・作曲 - 荒木尚美
 歌 - ピタ・ゴラ（星河舞・西村朋紘）
 両足を交互に出して歩くと、手が互い違いに出るのは体が知っていることで、｢無理に逆にすると不自然になる｣とわかる歌。
 おんなじとこちがうとこ（2002年度）
 作詞・作曲 - 加藤千晶
 歌 - ピタ・ゴラ（星河舞・西村朋紘）
 カレイとヒラメなど、よく似たものを見分ける歌。
 ぼくのおとうさん（2002年度）
 作詞 - 佐藤雅彦・内野真澄
 作曲・歌 - 栗原正己
 出演 - ふるごおり雅浩
 状況に応じて「ぼくのおとうさん(僕のお父さん・父親)」はなんと呼ばれるのか。会社(勤務先)へいくと「会社員（かいしゃいん）」、仕事をする時(就業中)「課長さん（かちょうさん）」(係長、部長など)の役職がつき、食堂(お店)に入ると「お客さん（おきゃくさん）」（お客様）になり、歯医者（病院）に行くと「患者さん（かんじゃさん）」になり、歩いていると「通行人（つうこうにん）」、学校に行けば「生徒さん（せいとさん）」（子供の場合、保育園に行けば「保育園児」、幼稚園に行けば「幼稚園児」、小学校に行けば「小学生」など）、バスや電車に乗る（公共交通機関を利用する）と「通勤客（つうきんきゃく）」（いわゆる乗客。仕事に行く人は通勤客、学校に行く人は通学客、旅行に行く人は旅行客、ツアーや学校の修学旅行などの団体旅行に行く人は団体客）になるなど、同じ人間でも場に応じて色々な役割や立場などがあることがわかる歌。お父さん役はふるごおり雅浩。
 他にも、公務員でも国の職員は「国家公務員」で都道府県や市区町村の職員は「地方公務員」、工事現場で働く人を「建設作業員」、学校に在籍して学んでいる人は「児童」または「生徒」で、その人に教える人は「先生（教師）」、既に卒業している人は「卒業生」と呼んたりする。
 …の中をよく見たら（2002年度）
 作詞 - 桑原永江
 作曲 - 悠木昭宏
 歌 - ピタ・ゴラ（星河舞・西村朋紘）
 ことばのなかに隠れている別の言葉をさがす歌（例・「冷蔵庫（れいゾウこ）」の中には『ゾウ』がいる）。
 水はぐるぐる（2002年度）
 作詞 - 日暮真三
 作曲・編曲 - 岡村みどり
 歌 - ピタ・ゴラ（星河舞・西村朋紘）
 水は気体・液体・固体と形を変えても実は同じもの、という内容。ピタとゴラが歌に合わせて氷を作ったり熱いお茶を入れたり、湯気で曇ったガラスを見つけたりする。2002年度第3回「水もお湯も同じもの?のまき」の内容と類似。
 ピタゴラジョンマーチ（2003年度）
 作詞・作曲 - パラダイス山元
 編曲 - テディ熊谷
 歌 - ピタ・ゴラ（星河舞・西村朋紘）
 そのまんま「マーチ」かと思いきや、ひとつのことについての、程度での名称の違いも絡めたうた（例・人に対して、「かおなじみ」、「みずしらず」、「（顔だけ知っているのは）かおみしり」）。
 んがなくちゃ、いか（2003年度）
 歌 - ピタ・ゴラ（星河舞・西村朋紘）
 作詞 - もりちよこ
 作曲 - 小杉保夫
 言葉からある文字（「ここでは「ん」）を抜くと全然別の意味になる対比のうた（例・「あんまん（餡まん）」<>「あま（尼、海女）」）。
 ぞうのあしおと係（2004年度）
 作詞 - 佐藤雅彦、内野真澄
 作曲 - 栗原正己
 歌 - 知久寿焼
 音響効果を果たす楽器を紹介（例・象の足音係はチューバ、その後に、シジミ→カスタネット、ヘビ→ヴァイオリン、ウサギ→シロフォンと続く）。
 ピタゴラそうち41番の歌（2004年度）
 作詞 - 佐藤雅彦・内野真澄
 作曲 - 栗原正己
 歌 - 日下好明
 2004年当時、ピタゴラ装置の中で「もっとも長い」と呼ばれていた41番の作品の動きを歌にしたもの。
 つながりうた もりのおく（2005年度）
 作詞 - 佐藤雅彦・内野真澄
 作曲・歌 - 桜井秀俊
 森の小屋に住むクマの家族の日常を描く。小節毎に分けられた歌詞がしりとりのように繋がっている（一部2文字続きの歌詞もある）。
 フレーミーのうた（2005年度）
 作詞 - 佐藤雅彦・内野真澄
 作曲 - 渋谷毅
 歌 - 井上順
 通常放送時のBGM（インストゥルメンタル）に歌詞を載せたもの。
 いたちのたぬき（2006年度）
 作詞 - 佐藤雅彦・内野真澄
 作曲・歌 - 栗原正己
 アニメーション 植田美緒
 数字が答えとなる言葉遊びを歌詞にしている歌（例・「いたちのたぬき」は「いたち」から「た」を抜く（たぬき）と「1（いち）」）。
 オノマトペのうた（2007年度）
 作詞・アニメーション - 内野真澄・植田美緒
 作曲・歌 - 栗原正己
 オノマトペ（擬音語・擬態語）ばかりを並べた歌。最初に、オノマトペの文字のみが画面に表れ、一通り終わった後、再び歌を繰り返しながら絵が加わり、どんな動きがオノマトペになっているかが明らかになるという内容。
 スーのうた（2008年度）
 作詞 - 内野真澄・佐藤雅彦
 作曲・歌 - 栗原正己
 コーラス - 杉並児童合唱団
 台詞 - スー（うえだゆうじ）、ピタ（星河舞）、ゴラ（西村朋紘）
 スーを紹介する歌。気が利き、働き者で休まない、そしてたまに風邪をひくが、元気になればまた大活躍、そしてガンコ者、という歌（「ねずみですが丑年生まれでスー」等のセリフが入る）。
 なぞなぞうた いたちのたぬき2（2009年度）
 作詞 - 内野真澄
 作曲・歌 - 栗原正己
 アニメーション - 植田美緒
 「いたちのたぬき」に2年ぶりに新しい歌詞を追加した第2弾。他に、不適切だった「3」の部分の歌詞が、「さんまのまぬけ」から「さんまのまつり」に変更されている。
 パパ ママ ぼく、 いぬ ネコ ぞう（2009年度）
 作詞 - 石川将也・内野真澄
 作曲・歌 - 栗原正己
 「パパ」「ママ」「ぼく」「いぬ」「ネコ」「ぞう」を5-6回繰り返す歌詞。映像では、「パパ」「ママ」「ぼく」「いぬ」「ネコ」「ぞう」の顔、食べ物、足跡、仕事、赤ちゃんの時の顔、寝ている時（「パパ」は寝る前）が登場した。
 こたつたこ（2009年度）
 作詞・作曲 - 内野真澄
 歌・編曲 - 栗原正己
 アニメーション - 植田美緒
 歌詞が5文字の回文になっている（例・こたつたこ、いかとかい（イカと貝）、くらげらく（クラゲ楽）など）。
 こたつたこ2（2010年度）
 作詞・作曲 - 内野真澄
 歌・編曲 - 栗原正己
 アニメーション - 植田美緒
 「こたつたこ」に、新しい歌詞を加えたバージョン。
 みんなでつくるこたつたこ（2010年度）
 作詞・作曲 - 内野真澄
 歌・編曲 栗原正己
 アニメーション - 植田美緒
 ナレーション - 宮岡和寛
 「こたつたこ」に、一般公募による新しい歌詞を加えたバージョン。募集・発表は「その1」から「その4」にかけて4度行われた。
 わしがイッチの唄
 作詞 - 内野真澄
 作曲 - 栗原正己
 歌 - 百科おじさん（車だん吉）
 百科おじさんの本名（百科一之進）がついに判明。立ち位置では左からピタ、ゴラ、スー、イッチの順に立っている。前述の理由上、オチの部分で番組のサウンドロゴを使用している。
 ぼてじんの唄
 作詞 - 内野真澄
 作曲 - 栗原正己
 アニメーション - うえ田みお
 歌 - フットボールアワー(岩尾望、後藤輝基)
 ぼてじんの紹介の歌。ぼてじんの性質、ともだち（いぬてん・いえてん）、毛虫が苦手なことが紹介されている。
 ぴきひきびきの歌
 歌 - 栗原正己
 ものを数えるときの助数詞に、数によって濁音や半濁音がつくことを教える歌。カエルのキャラクターが登場し、飛び込み台から池に飛び込む。
 ぽんほんぼんの歌
 歌 - 栗原正己
 「ぴきひきびきの歌」の続編。助数詞の歌で、ニンジンのキャラクターが登場し、シャワーで泥を洗い木箱に入る。
 ねじねじの歌
 歌 - 栗原正己
 鳥小屋などに使われる金網の作り方を歌う歌。曲名の由来は原料の針金を「ねじねじ」して作ることから。特番「大人のピタゴラスイッチ ちょいむず」で先行放送。
 新しい生物の歌
 作詞 - 佐藤雅彦、内野真澄
 作曲 - 栗原正己
 編曲 - 上柴はじめ
 歌 - 角田信朗
 語り - 小野卓司
 アニメーション - ユーフラテス
 「新しい生物」のうちの「ケシゴムザウルス」「ストロケラプス」「ワゴムヌス」「ボルトノドン」「カクザザトン」「フセンヌス」を歌で紹介する。
 ビーバーのダム（2013年度）
 歌 - 栗原正己
 作詞 - 内野真澄、佐藤雅彦
 作曲 - 内野真澄、栗原正己
 ビーバーの作るダムについて、映像に合わせて歌が流れる。本編後に「ビーバーミニ解説」と題してビーバーに関する補足説明を流す場合がある。
 デジタルウォーク
 歌・作曲 - 栗原正己
 作詞 - 内野真澄、佐藤雅彦
 「大人のピタゴラスイッチ デジむず」で先行放送。動画を1秒ごとに区切って静止画にしたものを繋いで、早回しにして見せるもの。歩いている人や犬が地面を滑っているように見える。情報を連続的に扱う「アナログ」と離散的に処理する「デジタル」の違いを視覚的に表している。歌詞は3番まであるが、放送回によっては3番のみカットされることがある。
 対応の歌
 歌・作曲 - 栗原正己
 作詞 - 内野真澄、佐藤雅彦
 「大人のピタゴラスイッチ デジむず」で先行放送。みかんはEテレ0655&2355の「みかんをむくのはどっちから？」、カラスは考えるカラス〜科学の考え方〜からの出典。みかんのへたをめくったときの筋の数と中身の房の数や、出席している幼稚園児の数と靴の数など、1対1対応を説明する。
 がんばれ!装置153番のマーチ
 歌 - デーモン閣下
 作詞 - 内野真澄、佐藤雅彦
 作曲 - 内野真澄、栗原正己
 2015年1月2日の「大人のピタゴラスイッチ 数ピタ!たのしい数学」で先行放送。うまく作動せずNGを繰り返した153番のピタゴラ装置が、最後に54テイク目で成功するところまでを歌でたどる。
 ピタゴラフィニッシュのうた
 作詞 - うえ田みお
 作曲 - 栗原正己
 歌 - 装置チーム選抜隊
 2015年8月の「ピタゴラ装置 大解説スペシャル～前半戦～」で先行放送。「わしがイッチの唄」の別バージョン。前述の理由上、オチの部分で番組のサウンドロゴを使用している。
 針金ハンガーの歌
 歌 - 栗原正己
 2015年8月の「ピタゴラ装置 大解説スペシャル～後半戦～」で先行放送。針金ハンガーが工場で製造される過程に合わせた歌詞がついている。放送回によっては検査の工程などが歌われる後半が省略される場合がある。
 みえみえみえの歌
 歌 - 栗原正己
 2016年1月2日放送の「大人のピタゴラスイッチ」でエンディング曲として先行放送。普通なら見えない空気や、外からは見えないホースの中の水やチューブ滑り台の中の子供、地面の下を動くプレーリードッグ、地下鉄(丸ノ内線)を矢印でたどる。
 まきじゃくのジャックの歌
 作詞・作曲 - 堀江由朗、内野真澄、佐藤雅彦
 歌 - 堀江由朗、まきじゃく合唱団
 アニメーション - 永迫志乃、石川将也
 「まきじゃくのジャック」のテーマソング。ジャックの全長や体重、磁石に付く性質などが紹介される。一部シーンでトンカッチが登場する。
 10本アニメ音頭
 作詞 - 内野真澄、うえ田みお
 作曲 - 栗原正己
 歌 - 三山ひろし
 合いの手 - 10本合唱団
 民謡風にアレンジされた10本アニメのテーマソングで1～6番まである。もともと「10本アニメスペシャル」のエンディングで使用されたもの。
 どうして ○○ みんな おなじ向き？
 作詞 - うえ田みお
 歌・作曲 - 栗原正己
 動物（ミーアキャット、チンアナゴ）の群れや豆苗の伸び方等が同じ向きを向く理由について説明した歌。
 クッキー型の型のうた
 作詞 - 石川将也、佐藤雅彦、内野真澄
 作曲・歌 - 栗原正己
 ナレーション - 徳田章
 クッキーの生地を抜き型で作る様子を流した後、その抜き型の製造工程を流し、クッキー型にも「型」があり、それがどのようにして作られているかを説明する。同じ形のたくさんのものには型があるということを説明した歌。冒頭では「クッキー型のうた」が曲名として表示されるが、ラストに上記の曲名が表示される。
 ハキリアリの行進
 作詞 - 内野真澄、佐藤匡
 作曲 - 栗原正己
 歌 - サンドウィッチマン
 ハキリアリの生態について説明した歌。歌詞は2番まで存在し、いずれかワンコーラスが流れるが、「やくわりをわけてばっちりスペシャル」（2020年6月6日放送回）ではフルバージョンで放送された（同時に歌詞テロップが新規に追加される）。
 ほんとはもっとおおきいぞ
 作詞 - 米本弘史
 作曲 - 栗原正己
 歌 - ナイツ（塙宣之・土屋伸之）
 トイレットペーパー、スポンジなどの品物が、製造段階では大きなサイズで作られてから小さく切り分けられていることを説明した歌。
 くものすのプログラム
 作 - 貝塚智子
 歌 - 栗原正己
 アニメーション - 村本咲 　 　　　
 「ピタゴラミングスイッチ」で初登場。クモが巣作りをする様子をプログラミング的観点から詳細に解説した歌。冒頭ではアニメーションによるクモの営巣についての補足説明が入る。

『ビーだま・ビーすけ』シリーズ 
ストーリーが存在するピタゴラ装置である。ビー玉の3兄弟が主人公で、長男は緑色のビータ、次男は赤色のビーすけ、三男は黄色のビーゴロー。この三人が、敵の黒玉軍から逃げるのがこのシリーズの内容。2018年7月28日に『ビーだま・ビーすけの大冒険スペシャル!』が放送され、これまでの3作が再放送された後に4作目である『～完結編～　黒玉軍の野望』を初放送。これをもって、ストーリーが一旦完結した。
 ビーだま・ビーすけの大冒険
 歌 - 浜崎貴司、ピタゴラ少年少女合唱団
 2015年8月4日の『ピタゴラ装置 大解説スペシャル～前半戦～』で初放送。敵の一味に兄弟のビータとビーゴローを攫われたビーすけが救出のため敵の陣地に単身乗り込む。ナレーション（声 - 佐藤匡）が無線でビーすけに陣地の情報を与えている。
 ビーすけを救え!　ビーだま兄弟の大冒険
 歌 - 浜崎貴司、ピタゴラ少年少女合唱団
 2017年1月2日の『大人のピタゴラスイッチ ピーマンとハトと数学』で初放送。前作の拉致事件により心に傷を負ったビータとビーゴローのために「勇気の出るドングリ」を探しに森へ向かったビーすけが敵に捕まってしまう。事態を知ったビータとビーゴローは彼の救出に立ち向かう。
 一時休戦   ビーすけと黒玉王子の大脱出
 歌 - 浜崎貫司、ピタゴラ少年少女合唱団
 語り - パトリック・ハーラン
 2018年1月1日の『大人のピタゴラスイッチ 想像力としかくい穴』で初放送。暗黒の谷に迷い込んだビーすけと黒玉軍の王子が協力して谷を脱出する。
 ビーだま・ビーすけの大冒険～完結編～　黒玉軍の野望
 歌 - 浜崎貫司、ピタゴラ少年少女合唱団
 2018年7月28日の『ビーだま・ビーすけの大冒険スペシャル!』で初放送。過去3作に新規のサイドストーリーを追加したシリーズの総集編にあたり、黒玉軍（声 - 早川諄）がビーだま兄弟を幾度と無く襲うようになった経緯にスポットを当てている。黒玉軍らによるピタゴラ装置も登場する。

特別番組 

 ピタゴラスイッチ デラックスシリーズ
 デラックス1：2005年12月30日 0:35 - 1:05 NHK総合 （再放送）2005年12月31日 8:30 - 9:00 Eテレ、2006年2月5日 16:00 - 16:30 Eテレ
 デラックス2：2006年1月1日 8:30 - 9:00 Eテレ （再放送）2006年2月5日 16:30 - 17:00 Eテレ
 通常放送の2回分を1回にまとめた、スペシャル版。最初のタイトルコールの後、スーが「デラックス～」と言いながら、タイトルロゴの下を車で通過する演出があった。
 ピタゴラスイッチ セレクション
 放送日：2005年12月31日 0:35 - 1:05 NHK総合
 オトナの知らない教育テレビ玉手箱〜ピタゴラスイッチ
 放送日：2006年10月30日（10月29日未明） 1:35 - 2:35
 これまでの通常放送の中から、4回分が続けて再放送された。
 ピタゴラスイッチ・セレクション
 放送日：2007年1月3日 11:20 - 11:50
 10本アニメスペシャル「ぽ」の巻
 放送日：2016年3月26日 10:30 - 10:40 他 Eテレ
 10本アニメスペシャル「ん」の巻
 放送日：2016年3月26日 10:40 - 10:50 他 Eテレ
 ビーだま・ビーすけの大冒険スペシャル!～完結編～ 黒玉軍の野望
 放送日：2018年7月28日　16:25 - 16:40 他 Eテレ
 ピタゴラスイッチ ミニミニ
 放送時間1分。2021年3月に全16回が放送された。番組最後のテロップは「大人のピタゴラスイッチシリーズ」同様、漢字の「終」となっている。
 ピタゴラミングスイッチ
 第1弾放送日：2021年3月30日 9:15 - 9:35 他 Eテレ
 第2弾放送日：2021年11月3日 9:55 - 10:15 他 Eテレ
 第3弾放送日：2022年9月24日 16:40 - 17:00 他 Eテレ
 2021年度から小学校の教育課程で義務化されるプログラミング教育を念頭に受けて製作された特別番組。百科おじさん司会の下、プログラミング的思考を養うクイズが出題される。ピタゴラ装置の応用型「プログラミング装置」の他、「もんくたれぞう〜世の中のまちがい、指摘させてもらいます〜」「ぼてじん」などレギュラーコーナーの特別版を放送。

大人のピタゴラスイッチシリーズ 
ピタゴラスイッチの通常の視聴者よりも大人（小学校高学年、中高生以上）をターゲットにして、より深い考え方・概念を扱う特別番組。2013年から2018年まで、毎年正月に新作が放送されていた。2019年以降は、新作の放送は行われていない。

行われている時間帯は夜であるため、ピタとゴラはもう寝ているという設定で登場せず、百科おじさんと片桐仁が進行する（テレビのジョンやスーが加わる時もある）。『数ピタ!たのしい数学』・『ピーマンとハトと数学』では、放送時間を10分拡大して放送。

オープニング曲はいずれも渋栗オーケストラによる演奏、エンディングテーマ曲は基本的にNHK交響楽団による演奏の物を使用。番組ロゴは通常版は緑色だが、本シリーズはオレンジ色になっている。番組最後の「おわり」のテロップも、漢字の「終」になっている。

2015年に放送された『ピタゴラ装置 大解説スペシャル』では、『大人の-』シリーズと同様に片桐と百科おじさんが進行し、BGMも同シリーズと同じものが使用された。ただし、番組ロゴは通常版と同じ緑色だった。

2015年1月放送の「数ピタ!たのしい数学」より、字幕放送を開始した。従来の『ピタゴラスイッチ』と異なり、漢字がルビなしで使用される。

放送されたコーナーの一部は通常の「ピタゴラスイッチ」で後に放送される事がある（『○○ソート』『考えもしない』等）。

放映リスト 
 大人のピタゴラスイッチ「ちょいむず」
 放送日：2013年1月2日 23:30 - 24:00 Eテレ、（再放送）2013年1月6日 16:00 - 16:30 Eテレ、2013年3月16日 22:55 - 23:25 Eテレ、2013年12月30日 2:00 - 2:30 Eテレ 
 大人のピタゴラスイッチ「かなりむず」
 放送日：2013年1月3日 23:30 - 24:00 Eテレ、（再放送）2013年1月6日 16:30 - 17:00 Eテレ、2013年3月23日 22:55 - 23:25 Eテレ、2013年12月30日 2:30 - 3:00 Eテレ
 大人のピタゴラスイッチ「デジむず」
 放送日：2014年1月2日 23:40 - 24:10 Eテレ、（再放送）2014年1月26日 16:00 - 16:30 Eテレ、2014年12月31日 13:30 - 14:00 Eテレ
 大人のピタゴラスイッチ「数ピタ!たのしい数学」
 放送日：2015年1月2日 23:10 - 23:50 Eテレ、（再放送）2015年1月3日 16:00 - 16:40 Eテレ、2015年1月10日 3:15 - 3:55 NHK総合、2015年1月31日 16:00 - 16:40 Eテレ、2018年7月9日 18:55 - 19:35 Eテレ
 テーマは「数学の考え方」。「変換する」「規則性を見いだす」「関係を見つける」について解説している。
 ピタゴラ装置　大解説スペシャル（前半戦）
 放送日：2015年8月4日 23:25 - 23:55 Eテレ
 「機能を持った表現」「意味の変容」「物の振る舞い」について解説している。
 ピタゴラ装置　大解説スペシャル（後半戦）
 放送日：2015年8月11日 23:25 - 23:55 Eテレ
 「装置に見る法則」「見えない装置」について解説している。
 大人のピタゴラスイッチ「見えピタ!こうすると見える」
 放送日：2016年1月2日 23:10 - 23:40 Eテレ、（再放送）2018年4月26日 18:55 - 19:25 Eテレ、2018年12月31日 17:00 - 17:30
 テーマは「可視化」。人間の感覚が扱える範囲に変換する手法について解説している。
 大人のピタゴラスイッチ「ピーマンとハトと数学」
 放送日：2017年1月2日 22:30 - 23:10 Eテレ、（再放送）2017年1月3日 16:20 - 17:00 Eテレ、2018年7月2日　18:55 - 19:35 Eテレ
 テーマは「数学が保証する」。「鳩の巣原理」「二値化」について解説している。
 大人のピタゴラスイッチ「想像力としかくい穴」
 放送日：2018年1月1日 23:00 - 23:30 Eテレ、（再放送）2018年1月2日 7:10 - 7:40 Eテレ、2018年4月25日 18:55 - 19:25 Eテレ
 テーマは「想像力」。「枠組」「わかりやすい想像」について解説している。

受賞歴 
2003年に、「第25回 みかたをかえてみる」が第三十回日本賞「子ども番組の部」で最優秀賞（総務大臣賞）を受賞。この「第25回 みかたをかえてみる」は、ミュンヘンで開催された「プリ・ジュネス2004」で、「6歳までのノンフィクション部門」最優秀賞を受賞した。

2018年には、「プリ・ジュネス2018」で「ビーだま・ビーすけの大冒険スペシャル！ ～黒玉軍に気をつけろ～」が「6歳までのフィクション部門」最優秀賞を受賞している。

スタッフ 

 人形操演 - しみずひかる・島村真弓・多田順子・高橋奈巳・高椋士門・沼舘千佳子

 ナレーション - 徳田章

 音楽 - 栗原正己

 ピタゴラ装置 - 慶応義塾大学 佐藤雅彦研究室→ユーフラテス

 総合指導 - 佐藤雅彦・内野真澄

 制作 - NHKエデュケーショナル
 制作・著作 - NHK

パロディ 

 おはスタ第1部ムッシータウン（テレビ東京）内のコーナーで当番組の仕掛けをまねして、朝ごはんを食べたい仕掛けに。開発・出演は、くまだまさし。
 FNS地球特捜隊ダイバスター - ゴール地点でパチンコ玉が足の爪に落ちる「イタゴラスイッチ」（玉が当たると痛いので）、ゴール地点で蚊取り線香の灰が足の甲に落ちる「アツゴラスイッチ」（灰が落ちると熱いので）が放送された。
 ピラメキーノ 大人の喜ばせ方講座（テレビ東京）- ピタゴラ装置は登場しないが、コーナーロゴや音楽、演出などが「ピタゴラスイッチ」と似ている。
 べるぜバブ - 主人公・男鹿辰巳の必殺技に「お父さんスイッチ」というものがある。本家同様「お父さんスイッチ い」などと叫ぶ。ただし空き箱に文字5つが書かれた箱は登場しない。
 はねるのトびら（フジテレビ）- 塚っちゃんスイッチ
 トリビアの泉（フジテレビ）- 2010年2月27日放送の特番で、司会の高橋克実がピタゴラ装置のギネス世界記録を持っている事が発表された（但し、高橋は実際はギネス記録に挑戦していたグループの現場にたまたま居合わせただけである）。その際にピタゴラ装置のVTRが流れたが、最後のロゴが『ピタゴラスイッチ』ではなく『トリビア』になっていた。
 伊集院光 深夜の馬鹿力（TBSラジオ）- 不運の連続がまるでピタゴラ装置のような体験を投稿する「イタゴラスイッチ」というコーナーがある。
 魔界戦記ディスガイア4 - 武器形態プリニーの攻撃の一つにピタゴラ装置をオマージュしたものがある。
 世界の果てまでイッテQ!（日本テレビ）-「ピタデガワスイッチ」と称して、出川哲朗や河北麻友子らが人間カラクリ装置に挑戦する内容。
 オドロキ見たいテレビ びっくりぃむ（テレビ朝日）- 連動マシンで芸能人をドッキリにかける「ピタゴラどっきり」というコーナーがある。OPは当番組OPのパロディ。
 タイムボカン24（読売テレビ） - 第15話「ピタゴラスは○○の天才だった!」で、ピタゴラスの「真歴史」が「からくり名人」という事になっており、連動マシンを使用したパロディが登場。BGMも当番組OPを流用。
 99.9-刑事専門弁護士-（TBS）- 第6話で片桐仁が演じる明石が誤って転倒した際にBGMが流れた。
 超かわいい映像連発!どうぶつピース!! （テレビ東京）- 過去にアニマルからくり装置という企画があった。第2回までは犬しか出なかったが第3回では他の動物も登場した。第3回の後、しばらくピタゴラ装置の企画は無かったが、2021年11月18日の放送回で第4回ではピタゴラスイッチのBGMが使われた。
 ザ!鉄腕!DASH!! （日本テレビ）- 夏にからくり流しそうめんという企画がある。途中にピタゴラ装置を使っている。
 あさチャン!（TBS）『ぐでたまさんぽ』- 山口県編で鳥居に賽銭箱が神社を紹介。ぐでたまが転がって最後に鳥居から『ぐでたま』の垂れ幕が出て終了。BGMも本家に似せているものであった。
 妖怪ウォッチ♪『ヨウカイスイッチ』- ウィスパー（CV:関智一）が起こした何らかの行動がトリガーとなり、ジバニャン（CV:小桜エツコ）の声で「ヨウカイスイッチ」のコールがかかり、妖怪たちによるトラブルの連鎖がスタートする。ウィスパーがオチを担当する場合と、最後まで気づかずにコーナーが終了する場合がある。
翔んで埼玉（東映） - 2019年公開の映画。鶏が卵（無精卵）を産み、最終的に割れて目玉焼きになるシーンでピタゴラ装置を使用。
有吉の壁 - テレビ70年でNHKとコラボした際にチョコレートプラネットが『グダグダスイッチ』、トム・ブラウンがNHK放送センターの喫茶室で『ピタ！タコライス位置』として当番組をベースにしたネタが披露された。

関連映像作品・書籍

書籍 
 NHKピタゴラスイッチアルゴリズムたいそう―おまけおとうさんスイッチ（2003年2月 日本放送出版協会 ISBN 9784144071263）
 おどりかた図解（モデルはいつもここから）。イラストでおとうさんスイッチの紹介も。
 ピタゴラブック（1）ぴったりはまるの本（2006年10月 ポプラ社 ISBN 9784591094709）
 身近なもののシルエットとひとことヒント。そこから元の物体が何かを想像する。しっかりした厚手の紙の本なので、持ち歩いて実際に「はめて」みよう。
 ピタゴラブック（2）フレーミーとそうじき（2006年11月 ポプラ社 ISBN 9784591094945）
 フレーミーがそうじきを嫌いな理由。なるほど。
 ピタゴラブック（3）フレーミーともぐら（2007年4月 ポプラ社 ISBN 9784591097663)
ほうこうおんちのもぐら親子のおはなし。
 ピタゴラブック（4）フレーミーとのみのノミー（2007年12月 ポプラ社 ISBN 9784591100325）
本放送のノミー登場分とほぼ同内容。世界一小さい（？）「のみBOOK」つき。
 ピタゴラブック（5）フレーミーのあかいえさいれ（2010年4月 ポプラ社 ISBN 9784591117873）
フレーミーのお気に入りの赤いえさ入れがある日…。フレーミーのオリジナル絵本。

CD, DVD 
いずれもDVDの発売元は小学館、販売元はポニーキャニオン。CDの発売・販売元はワーナーミュージック・ジャパン。
 NHKピタゴラスイッチ アルゴリズムたいそう&こうしん（2003年6月、ワーナーミュージック・ジャパン、ASIN: B000095YLG）
 たいそう、こうしん共に練習バージョン（どちらかのカラオケ）やカラオケも含め全9曲収録。
 ピタゴラ装置DVDブック1（2006年12月、ISBN 978-4-09-480311-2、小学館/ポニーキャニオン、DVD規格品番:PCBE-52408）
 33点のピタゴラ装置の映像とその解説本。書店・DVDショップの双方で取り扱う。
 ピタゴラ装置DVDブック2（2007年4月 ISBN、978-4-09-480312-9、小学館/ポニーキャニオン、DVD規格品番:PCBE-52422）
 「ピタゴラ装置史上最長（販売元Webサイトより）」として知られる「ピタゴラ装置41番のうた」ほか、全32作品+試作風景を所収。
 ピタゴラ装置DVDブック3（2011年11月 ISBN 978-4-09-480314-3、小学館/ポニーキャニオン、DVD規格品番:PCBE-53758）
 「どうぶつ装置」ほか、全42作品+試作風景を所収。
 ピタゴラスイッチ こたつたこDVDブック（2010年4月、ISBN 978-4-09-726414-9、小学館）
 ピタゴラスイッチ うたのCD （2010年8月、ワーナーミュージック・ジャパン、ASIN: B003O6KBZ6）
 「ピタゴラスイッチ オープニングテーマ」ほか、全22作品