Нека је
f(
a) =
f(
b). Како је функција
f(
x) непрекидна на одсечку [
a,
b], то она на том одсечку достиже бар једанпут своју највећу вредност
М и своју најмању вредност
m. Ако је
M =
m, тада је функција константна на посматраном интервалу, па је њен извод свуда једнак нули на посматраном интервалу. Ако је
М различито од
m, бар један од тих бројева је различит
f(
a). Нека је, без смањења општости,
М различит од
f(
a). Дакле, функција има локални екстремум у некој тачки
c, па је, на основу
Фермаове теореме,
f′(
c) = 0. Овим је теорема доказана.