הרעיון המרכזי של התורה של משטחי רימן הוא שניתן להגדיר
פונקציות הולומורפיות (או אנליטיות) בין שני משטחי רימן נתונים. משטחי רימן נחשבים כיום ל"מקום הטבעי" לחקר התכונות הגלובליות של פונקציות הולומורפיות, במיוחד פונקציות רב ערכיות, כמו פונקציית השורש, שאינה ניתנת להגדרה כפונקציה חד ערכית הולומורפית על המישור המרוכב כולו, אך ניתנת להגדרה כפונקציה רב ערכית.