Тогда шесть кривых — три окружности, описанные вокруг этих правильных треугольников, и прямые AA', BB', CC' пересекаются в одной точке X. Если все углы треугольника ABC не превосходят 120°, то X лежит в треугольнике ABC и является точкой Торричелли S. В этом случае углы между отрезками AS, BS и CS равны между собой и, значит, равны 120°. Более того, длины отрезков AA', BB' и CC', называемых линиями Симпсона, тоже равны между собой и равны AS + BS + CS. Если один из углов треугольника ABC больше 120°, то X лежит вне треугольника ABC, а точка Торричелли S совпадает с вершиной тупого угла.
Теорема дает алгоритм построения точки Торричелли с помощью циркуля и линейки. В нетривиальном случае, когда все углы треугольника меньше 120°, точку Торричелли находят как пересечение любых двух из шести кривых, описанных в теореме.
Построение