Shimura afirmaba que muchos objetos geométricos tienen una forma natural de ser presentados, además de sus expresiones matemáticas convencionales. Esta idea le llevó a resolver muchos problemas antiguos y a plantear nuevas áreas de investigación. En 1964 formuló la importante conjetura de Taniyama-Shimura, basada en el trabajo de su amigo Yutaka Taniyama, que sugería una sorprendente relación entre curvas elípticas y modulares. Esa conjetura resultaría ser la clave de la demostración de Andrew Wiles del Último Teorema de Fermat.