Роль мысленных экспериментов в современном научном познании заключается в следующем:

• Получение нового или проверка имеющегося знания путём конструирования идеализированных объектов и манипулирования ими в искусственно (условно) задаваемых ситуациях. 1
• Представление экспериментальных ситуаций, осуществление которых сегодня невозможно, например, из-за недостаточно высокого уровня развития экспериментальной техники. 2
• Продумывание и теоретическая подготовка реальных экспериментов. 2
• Выявление и теоретическое исследование структур и функций непосредственно не наблюдаемых объектов и процессов. 2
• Исследование в «чистейших» условиях, неосуществимых в реальной экспериментальной практике. 2

Мысленный эксперимент часто применяется для доказательства или опровержения наиболее значимых с точки зрения науки идей. 3 Например, без его использования были бы невозможны создание теории относительности и квантовой механики. 3

В современной науке мысленный эксперимент находит широкое применение в фундаментальных исследованиях. 1 Так, в естествознании он становится одним из основных средств интерпретации математических формализмов, а в экономике, демографии и социологии широкое распространение получили эксперименты на математических моделях экономических, демографических и социальных процессов, проводимые с помощью компьютерных вычислений. 1