Una identidad trigonométrica es una igualdad entre expresiones que contienen funciones trigonométricas y es válida para todos los valores del ángulo en los que están definidas las funciones (y las operaciones aritméticas involucradas).

Relaciones básicas

Relación pitagórica	$\operatorname {sen} ^{2}\theta +\cos ^{2}\theta =1\,$ $\sen^2 \theta + \cos^2 \theta = 1\,$
Identidad de la razón	$\tan \theta ={\frac {\operatorname {sen} \theta }{\cos \theta }}$ $\tan \theta = \frac{\sen \theta}{\cos \theta}$

De estas dos identidades, se puede elaborar la siguiente tabla. Sin embargo, nótese que estas ecuaciones de conversión pueden devolver el signo incorrecto (+ ó −). Por ejemplo, si

\scriptstyle\sen \theta \,=\, 1/2

la conversión propuesta en la tabla indica que

\scriptstyle\cos\theta\,=\,\sqrt{1 - \sen^2\theta} = \sqrt{3}/2

, aunque es posible que

\scriptstyle\cos\theta \,=\, -\sqrt{3}/2

. Para obtener el signo correcto se necesitará saber los valores para los cuales la función trigonométrica en cuestión es negativa o positiva.

Funciones trigonométricas en función de las otras cinco.¹
En términos de	$\operatorname {sen} \!$ $\sen\!$	$\cos \!$ $\cos\!$	$\tan \!$ $\tan\!$	$\cot \!$ $\cot\!$	$\sec \!$ $\sec\!$	$\csc \!$ $\csc\!$
$\operatorname {sen} \theta$ $\sen \theta$	$\operatorname {sen} \theta \$ $\sen \theta\$	${\sqrt {1-\cos ^{2}\theta }}$ $\sqrt{1 - \cos^2\theta}$	${\frac {\tan \theta }{\sqrt {1+\tan ^{2}\theta }}}$ $\frac{\tan\theta}{\sqrt{1 + \tan^2\theta}}$	${\frac {1}{\sqrt {1+\cot ^{2}\theta }}}$ $\frac{1}{\sqrt{1+\cot^2\theta}}$	${\frac {\sqrt {\sec ^{2}\theta -1}}{\sec \theta }}$ $\frac{\sqrt{\sec^2 \theta - 1}}{\sec \theta}$	${\frac {1}{\csc \theta }}$ $\frac{1}{\csc \theta}$
$\cos \theta$ $\cos \theta$	${\sqrt {1-\operatorname {sen} ^{2}\theta }}$ $\sqrt{1 - \sen^2\theta}$	$\cos \theta \$ $\cos \theta\$	${\frac {1}{\sqrt {1+\tan ^{2}\theta }}}$ $\frac{1}{\sqrt{1 + \tan^2 \theta}}$	${\frac {\cot \theta }{\sqrt {1+\cot ^{2}\theta }}}$ $\frac{\cot \theta}{\sqrt{1 + \cot^2 \theta}}$	${\frac {1}{\sec \theta }}$ $\frac{1}{\sec \theta}$	${\frac {\sqrt {\csc ^{2}\theta -1}}{\csc \theta }}$ $\frac{\sqrt{\csc^2\theta - 1}}{\csc \theta}$
$\tan \theta$ $\tan \theta$	${\frac {\operatorname {sen} \theta }{\sqrt {1-\operatorname {sen} ^{2}\theta }}}$ $\frac{\sen\theta}{\sqrt{1 - \sen^2\theta}}$	${\frac {\sqrt {1-\cos ^{2}\theta }}{\cos \theta }}$ $\frac{\sqrt{1 - \cos^2\theta}}{\cos \theta}$	$\tan \theta \$ $\tan \theta\$	${\frac {1}{\cot \theta }}$ $\frac{1}{\cot \theta}$	${\sqrt {\sec ^{2}\theta -1}}$ $\sqrt{\sec^2\theta - 1}$	${\frac {1}{\sqrt {\csc ^{2}\theta -1}}}$ $\frac{1}{\sqrt{\csc^2\theta - 1}}$
$\cot \theta$ $\cot \theta$	${{\sqrt {1-\operatorname {sen} ^{2}\theta }} \over \operatorname {sen} \theta }$ ${\sqrt{1 - \sen^2\theta} \over \sen \theta}$	${\cos \theta \over {\sqrt {1-\cos ^{2}\theta }}}$ ${\cos \theta \over \sqrt{1 - \cos^2\theta}}$	${\frac {1}{\tan \theta }}$ $\frac{1}{\tan \theta}$	$\cot \theta \$ $\cot\theta\$	${1 \over {\sqrt {\sec ^{2}\theta -1}}}$ ${1 \over \sqrt{\sec^2\theta - 1}}$	${\sqrt {\csc ^{2}\theta -1}}$ $\sqrt{\csc^2\theta - 1}$
$\sec \theta$ $\sec \theta$	${1 \over {\sqrt {1-\operatorname {sen} ^{2}\theta }}}$ ${1 \over \sqrt{1 - \sen^2\theta}}$	${1 \over \cos \theta }$ ${1 \over \cos \theta}$	${\sqrt {1+\tan ^{2}\theta }}$ $\sqrt{1 + \tan^2\theta}$	${{\sqrt {1+\cot ^{2}\theta }} \over \cot \theta }$ ${\sqrt{1 + \cot^2\theta} \over \cot \theta}$	$\sec \theta \$ $\sec\theta\$	${\csc \theta \over {\sqrt {\csc ^{2}\theta -1}}}$ ${\csc\theta \over \sqrt{\csc^2\theta - 1}}$
$\csc \theta$ $\csc \theta$	${1 \over \operatorname {sen} \theta }$ ${1 \over \sen \theta}$	${1 \over {\sqrt {1-\cos ^{2}\theta }}}$ ${1 \over \sqrt{1 - \cos^2 \theta}}$	${{\sqrt {1+\tan ^{2}\theta }} \over \tan \theta }$ ${\sqrt{1 + \tan^2\theta} \over \tan \theta}$	${\sqrt {1+\cot ^{2}\theta }}$ $\sqrt{1 + \cot^2 \theta}$	${\sec \theta \over {\sqrt {\sec ^{2}\theta -1}}}$ ${\sec \theta \over \sqrt{\sec^2\theta - 1}}$	$\csc \theta \$ $\csc \theta\$

De las definiciones de las funciones trigonométricas:

\tan{x} = \frac {\sen{x}} {\cos{x}} \qquad \cot{x} = \frac{1} {\tan{x}} = \frac{\cos{x}}{\sen{x}}

\sec{x} = \frac{1} {\cos{x}} \qquad \csc{x}= \frac{1}{\sen{x}}

Son más sencillas de probar en la circunferencia trigonométrica o goniométrica (que tiene radio igual a 1):

\sen(x) = \sen(x + 2\pi) \qquad \cos(x) = \cos(x + 2\pi) \qquad \tan(x) = \tan(x + \pi)

\sen(-x) = \sen(x+\pi) \qquad \cos(-x) = -\cos(x+ \pi)

\tan(-x) = -\tan(x) \qquad \cot(-x) = -\cot(x)

\sen(x) = \cos\left(\frac{\pi}{2} - x\right) \qquad \cos(x) = \sen\left(\frac{\pi}{2}-x\right) \qquad \tan(x) = \cot\left(\frac{\pi}{2} - x\right)

A veces es importante saber que cualquier combinación lineal de una serie de ondas senoidales que tienen el mismo período pero están desfasadas, es también una onda senoidal del mismo período pero con un desplazamiento de fase diferente. Dicho de otro modo:

a\sen(x)+b\cos(x)=\sqrt{a^2+b^2}\cdot\sen\left( x+\arctan{\frac{b}{a}} \right)

\sen^2\left(x\right)+\cos^2\left(x\right)=1

Es llamada identidad trigonométrica fundamental, y efectuando sencillas operaciones permite encontrar unas 24 identidades más, muy útiles para problemas introductorios del tipo conocido el valor de la función seno, obtenga el valor de las restantes (sin tabla ni calculadora).
Por ejemplo, si se divide ambos miembros de "sen² + cos² = 1" por cos², se obtiene: