В философских исследованиях мысленные эксперименты применяются для проблематизации или уточнения дискуссионных философских понятий и положений. 2 Они позволяют придать наглядность и убедительность абстрактным философским построениям. 2 Например, мысленный эксперимент Юма направлен на прояснение представления о причинности. 7

В физических исследованиях мысленные эксперименты используются для изучения физических явлений, принципиально или в настоящее время недоступных для проведения реальных экспериментов. 13 Цель таких экспериментов — проверить, что произошло бы в определённой ситуации, если бы теория, взятая за основу, была бы верной. 5 Например, мысленный эксперимент Эйнштейна со свободно падающим лифтом позволил сформулировать принцип эквивалентности тяжёлой и инертной массы, положенный в основу общей теории относительности. 13