Tom I to wprowadzenie do analizy algorytmów, jest tu omówiony repertuar matematyczny używany w kolejnych tomach. Rozdział 1. można traktować jako podręcznik do matematyki dyskretnej. Omówione jest tu też programowanie w języku maszynowym i komputer MIX. W rozdziale drugim Knuth omówił podstawowe struktury danych – listy liniowe i drzewa.
Tom II – Algorytmy seminumeryczne Rozdział 3. Liczby losowe Rozdział 4. Arytmetyka
Rozdział 3. poświęcony jest liczbom losowym, metodom ich generowania i testowania. W rozdziale 4. autor omówił systemy liczbowe, konwersje między nimi, arytmetykę liczb całkowitych, liczb zmiennopozycyjnych, wymiernych.
Tom III – Sortowanie i wyszukiwanie Rozdział 5. Sortowanie Rozdział 6. Wyszukiwanie
Tom III traktuje o sortowaniu wewnętrznym, optymalnym i zewnętrznym. Szczegółowo omówione są rodzaje wyszukiwań elementów w zbiorach i tablicach. Dodatkowo autor na przykładzie algorytmów sortowania i wyszukiwania odpowiada na takie pytania jak: W jaki sposób tworzyć dobre algorytmy? Jak matematycznie analizować efektywność algorytmów?