思维实验是科学实验的一种重要形式，是通过产生灵感、逻辑推理、数学演算等发现科学规律的过程。

思维实验是指：使用想像力去进行的实验，所做的都是在现实中无法做到（或现实未做到）的实验。例如爱因斯坦有关相对运动的著名思想实验，又例如在爱因斯坦和英费尔德合著的科普读物《物理之演进》中，就有一个实验要求读者想像一个平滑，无摩擦力的地面及球体进行实验，但这在现实（或暂时）是做不到的。思想实验需求的是想像力，而不是感官。爱因斯坦曾说：“理论的真理在你的心智中，不在你的眼睛里。”