ピタゴラ装置

装置の構成は主として身の回りにあるもの（定規、クリップ、紙、ペットボトル等）で作られており、そこをビー玉や小さな車が転がってゆく、という形のものが多い。最初にきっかけを与えた以降は連鎖的な運動のみで進行し、あるいは転がっていった先で次のものにぶつかって運動が引き継がれる、あるいはそれが留め金になっているものを外すことで次のものの運動が始まる、といったふうに運動が引き継がれる。その様子はドミノ倒しを思わせるものがある。最後は「ピタゴラスイッチ」という番組名を示す、あるいはそれを印象づける動きで終了する。作品には通し番号が振られている。

番組中ではオープニングとエンディングがピタゴラ装置の運動の映像となっており、番組中のコーナーの切り替わりでもアイキャッチとしてしばしば使われる。なお、No.41は2004年当時ピタゴラ装置の中で最も長く（短縮版あり）、「ピタゴラそうち41番の歌」という曲もついている。

一番よく目にする装置は、オープニングに使われていた「フライパン（装置No.10）」であろう[注 1]。この装置では、一番高い位置に据えられたキッチンタイマーのダイヤルにつけられた小さな木槌がスタートを起こさせる。これに叩かれた小さなボールは傾斜したレールを下り、行き当たるとそこに据えられたジューサーの蓋のレバーを押し、それによって蓋に乗せられたボールの乗ったレールが傾いてボールが転がり、というように続いて途中運動する主体はおもちゃの車→ビー玉→歯車と引き継がれ、最後に空中に張られた紐にぶら下がった小さなロゴが滑り降り、それが行き着いた先においたフライパンの底に当たって小さな音を立てる。それをクローズアップすると看板には「ピタゴラスイッチ」の文字が見える。

このような一連の運動は大部分が物体が高いところから転がり落ちる運動（位置エネルギー）に基づく。しかしこれでは運動は下向きばかりなので、変化をつけるためか上に登る運動を与えるところもある。これはたとえば重い玉が下がるときに軽い玉を引っ張り上げるなどの方法がとられている。他にためておいたバネを利用したり、巻いておいた紐を重しが引き下ろすことで紐の巻かれた軸を回転させる、等の例もある。いずれにせよ、それらの運動の仕組みが目に見えることが大事で、電気などの動力を用いることは原則的には行わない。一部電力を使った装置も存在するが、スイッチの作動やそれによって起こる効果などは、（風力による車の走行など）装置の中の間接的な仕組みとして起動する。

また、「上から電池を転がし、ゴール地点にある電池ボックスに入った瞬間ランプが点灯してロゴを照らし出す」「メトロノームの力で、紐で棒にくくられたロゴが書かれた板を上げ下げする」などの、複雑な工程のない至極シンプルな仕組みの装置も存在する。

2021年4月以降、放送時間が10分に短縮され、番組の最後に『ピタゴラじゃんけん装置』といったコーナーが登場するようになった。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回目はナレーター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」が画面に表示され、ナレーターは装置がどのように作動するかを予想した後、途中で時間切れとなるため、視聴者自身でゴールまでの軌道を予想する必要がある。時々「ちょいむず」や「かなりむず」と称し難易度を上げ、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ものが登場することもある。

これらの装置は、個々の部分では必然的で自動的な運動であり、それが組み合わせられることで次々に決まった反応を引き出し、その長い連鎖の結果として、最後に「ピタゴラスイッチ」といった言葉が表れる。いわばピタゴラスイッチという語を引き出すアルゴリズムの意味合いを持っており、これがこの番組そのものの象徴となっている。

番組の監修は佐藤雅彦と内野真澄。佐藤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）の学生が作った作品などが採用されている。また、視聴者の独自のピタゴラ装置を募集したこともあった。番組の詳細はピタゴラスイッチを参照のこと。

『ピタゴラ装置DVDブック（1）』によると、新たな教育番組として「考え方を伝える番組」を作る、という企画が持ち込まれたとき、いくつかのコーナーが考案されたが、それらがバラバラに過ぎ、まとめるコンセプトが必要なこと、子供が見飽きない工夫が必要なことが問題となった。そういった中、ある日佐藤は（以下上掲書より引用）「意味もなく、ボールが勢いよくレールや板の上を転がって」「待ちかまえる難関をくぐり抜け」フィニッシュの瞬間に音楽とロゴが出る、という画像を着想、これがそれらの問題の解決になると判断した。試作1号の映像を見てその判断を確認、以降は新たな装置を作るために体制を組み替え、「装置合宿」をくんで撮影を行うようになったという。

• 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。

• ピタゴラ装置はこうして生まれる DVDブック・Blu-rayブック (2016年12月 ISBN 978-4-09-480357-0、小学館)

  2015年夏に放送された「ピタゴラ装置 大解説スペシャル! 前半戦・後半戦」と、ピタゴラ装置全36作品+特典映像を所収。

• ピタゴラじゃんけん装置 QRブック ピタの巻（2022年10月 ISBN 978-4-09-725189-7、小学館）
• ピタゴラじゃんけん装置 QRブック ゴラの巻（2022年10月 ISBN 978-4-09-725190-3、小学館）

  ピタゴラじゃんけん装置の映像を各17作品ずつ所収。QRコードを読み取り、合言葉を入力することで映像を見られる。

• ピタゴラ装置用ゴール「ピタゴラゴール1号」

  番組内のコーナー「ピタゴラ装置アカデミア」で登場するゴールを商品化したもの。デザイン等は一部異なる。

• トボガン (玩具)
• ドミノ倒し
• ルーブ・ゴールドバーグ・マシン
• ヒス・ロビンソン