心理旋转指单凭心理运作（补考实际操作），将所知觉之对象予以旋转，从而获得正确知觉经验的心理历程。

70年初库柏和谢波娜（Cooper & Shepard1973）用减法反应时实验证明了心理旋转的存在。Cooper等人用不同倾斜角度的正和反（镜像）的字母，如非对称性字母或数字R、J、2、5等来研究表象的旋转。实验表明：当图片（字母）旋转180°时，无论正反，反应时最长，而当图片（字母）旋转0°时，反应最短。这说明样本偏离正位度数越大，所需的心理旋转越多，时间也就越长，人们在进行表象加工时可能存在一种心理旋转范式。

心理旋转反应了个体的空间客体加工能力，存在着性别差异和年龄差异，一般而言男性表现优于女性，但测验成绩可随练习次数增多而提高。