思想实验是指使用想象力去进行的实验，所做的都是在现实中无法做到（或现实未做到）的实验。
对比
理想实验
理想实验是指将实验对象、实验过程理想化，将逻辑思维与直觉、形象思维有机结合突出事物、条件的理想状态，但它在实践中并不存在。这种理想状态无法在物化实验中表现，理想实验的结果只是对客观事实极限的近似值描述。
理想实验有别于理想模型。理想模型是通过高度抽象建立起来的描述理想客体的模型。自然科学领域所探讨的现象，有不少是理想化的客体，如质点、绝对刚体、绝对黑体、理想流体、理想溶液等等，这些理想客体模型可以回归到原型。理想实验排除了物化实验中无法排除的干扰，使得研究的问题达到高度的理想化。理想实验的结果虽然可以无限接近客观事实，但在实践中永远无法实现。卡诺热机循环实验，爱因斯坦设想的“双生子佯谬实验”等，都是理想实验。
案例
电车难题
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::: tab-pane 简介
“电车难题”是伦理学领域最为知名的思想实验之一，其内容大致是：一个疯子把五个无辜的人绑在电车轨道上。一辆失控的电车朝他们驶来，并且片刻后就要碾压到他们。幸运的是，你可以拉一个拉杆，让电车开到另一条轨道上。但是还有一个问题，那个疯子在那另一条轨道上也绑了一个人。考虑以上状况，你应该拉拉杆吗？
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::: tab-pane 版本
胖子
你站在天桥上，看到有一台刹车损坏的电车。在轨道前方，有五个正在工作的人，他们不知晓电车向他们冲来。一个体重很重的路人，正站在你身边，你发现他的巨大体形与重量，正好可以挡住电车，让电车出轨，不致于撞上那五个工人。你是否应该动手，把这个很胖的路人从天桥上推落阻挡电车，以拯救那五个工人，还是应该坐视电车撞上那五个工人？
坏胖子
这个例子的是将“胖子”这个例子进一步发展到涉及到这样一个情况：胖子实际上是使这五个人陷入危险的恶棍。在这种情况下，将恶棍逼死，特别是能够拯救五个无辜的人，不仅在道义上是合理的，而且甚至势在必行。这本质上与另一种思想实验有关，称为定时炸弹情景，该情景迫使人们在涉及到两种道德问题的行为之间进行选择。
二次变轨
如果说使用一个人的死亡来拯救五个人的生命是错误的，这会导致类似这样的变体问题：
和以前一样，列车沿着一条铁轨驶向五个人，可以转向到第二条铁轨上。但是，在此变体中，列车在转向的随后又重新变轨至主要轨道，因此列车仍在通往五个人的轨道上行驶。但是，第二条轨道上的人是个胖子，当他被列车杀死时，将阻止其继续行驶到有五个人的铁轨上。你应该拨动开关吗？
差值为四
原始题目为五个人和一个人，如果只因为改变轨道可以救四个人，那么主轨道一万零四个人，另一条轨道一万人，改变轨道依旧是多活四个人，是否选择改变轨道呢？
移植手术
一位出色的外科移植医师有五名患者，每个患者都需要不同的器官，而每个人都将在没有该器官的情况下死亡。不幸的是，这五种移植手术中没有可用的器官。一个健康的年轻旅行者，刚穿过医生工作的城市，便进行了例行检查。在做检查的过程中，医生发现他的五个器官分别与他所有五名垂死的病人都兼容。进一步假设如果这个年轻人失踪了，没有人会怀疑医生。你是否支持医生杀死该游客，将其健康的器官提供给这五个垂死的人们并挽救他们的生命？
院子里的人
像以前一样，列车正在驶向五个人。但是你可以通过与另一辆列车相撞来转移它的路径，但是如果这样做，两者都会脱轨并滑下山坡，掉进一个院子，院子里吊床上睡着一个人，他会被杀死。你应该这样做吗？
权责
如果改变轨道，必定附带对于自身来自法律的惩罚——死亡呢？
如果初始电车难题中，改变轨道，救下五个人，但是需要自身与另一条轨道上的陌生人死亡，最初的选择是否会改变？
人数
如果主轨道五个人不足以支撑操作者变轨，那么继续加人呢？加到多少人会选择改变？还是说无论加到多少人也不会改变？
价值
如果主轨道为五个普通人，但是另一条轨道为科学家，一位足以使人类文明进步百年的科学家呢？此时又应该如何选择？
人性论
放任不管，主轨道死五个，另一条轨道的人为了自身利益不会声张。改变轨道，存活下来的五个人一定四处声张操作者改变了轨道导致一个人死亡。此时应该如何选择？
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::: tab-pane 分析
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空地上的奶牛
认知论领域的一个最重要的思想实验就是“空地上的奶牛”。它描述的是，一个农民担心自己获奖的奶牛走丢了。这时送奶工到了农场，他告诉农民不要担心，因为他看到那头奶牛在附近的一块空地上。虽然农民很相信送奶工，但他还是亲自看了看，他看到了熟悉的黑白相间的形状并感到很满意。
过了一会，送奶工到那块空地上再次确认。那头奶牛确实在那，但它躲在树林里，而且空地上还有一大张黑白相间的纸缠在树上，很明显，农民把这张纸错当成自己的奶牛了。问题是出现了，虽然奶牛一直都在空地上，但农民说自己知道奶牛在空地上时是否正确？
定时炸弹
你想象一个炸弹或其他大规模杀伤性武器藏在你的城市中，并且爆炸的倒计时马上就到零了。在羁押中有一个知情者，他知道炸弹的埋藏点。你是否会使用酷刑来获取情报？
忒修斯之船
最为古老的思想实验之一。最早出自普鲁塔克的记载。它描述的是一艘可以在海上航行几百年的船，归功于不间断的维修和替换部件。只要一块木板腐烂了，它就会被替换掉，以此类推，直到所有的功能部件都不是最开始的那些了。
问题是，最终产生的这艘船是否还是原来的那艘特修斯之船，还是一艘完全不同的船？如果不是原来的船，那么在什么时候它不再是原来的船了？
哲学家Thomas Hobbes后来对此进来了延伸，如果用特修斯之船上取下来的老部件来重新建造一艘新的船，那么两艘船中哪艘才是真正的特修斯之船？
猴子和打印机
如果无数多的猴子在无数多的打字机上随机打字，并持续无限久的时间，那么在某个时候，它们必然会打出莎士比亚的全部著作。
中文房间
“中文房间”最早由美国哲学家John Searle于20世纪80年代初提出。这个实验要求你想象一位只说英语的人身处一个房间之中，这间房间除了门上有一个小窗口以外，全部都是封闭的。他随身带着一本写有中文翻译程序的书。房间里还有足够的稿纸、铅笔和橱柜。写着中文的纸片通过小窗口被送入房间中。根据Searle的理论，房间中的人可以使用他的书来翻译这些文字并用中文回复。虽然他完全不会中文，Searle认为通过这个过程，房间里的人可以让任何房间外的人以为他会说流利的中文。
薛定谔的猫
薛定谔之猫最早由物理学家薛定谔提出，是量子力学领域中的一个悖论。其内容是：一只猫、一些放射性元素和一瓶毒气一起被封闭在一个盒子里一个小时。在一个小时内，放射性元素衰变的几率为50%。如果衰变，那么一个连接在盖革计数器上的锤子就会被触发，并打碎瓶子，释放毒气，杀死猫。因为这件事会否发生的概率相等，薛定锷认为在盒子被打开前，盒子中的猫被认为是既死又活的。
缸中大脑
没有比所谓的“缸中之脑”假说更有影响力的思想实验了。这个思想实验涵盖了从认知学到哲学到流行文化等各个领域。这个实验的内容是：想象有一个疯狂科学家把你的大脑从你的体内取出，放在某种生命维持液体中。大脑上插着电极，电极连到一台能产生图像和感官信号的电脑上。因为你获取的所有关于这个世界的信息都是通过你的大脑来处理的，这台电脑就有能力模拟你的日常体验。如果这确实可能的话，你要如何来证明你周围的世界是真实的，而不是由一台电脑产生的某种模拟环境？
洞穴奇案
《洞穴奇案》是美国法理学家富勒1949年提出的一个假象公案，5个探险家被困在一个洞穴中，等不到救援就会被全部饿死，为了自救，队长提议抽签吃掉一个人，后来队长又撤销了这一提议，其余四人坚持抽签，最终队长被抽中，于是其他四人吃了队长。获救后，这四人以杀人罪被起诉。在法庭上，五位法官轮流阐述自己的判决意见，虽然结论不同，但是都言之有理。1998年，法学家萨伯延续了这个公案，补充了另外9位法官的观点，最终针对这个设想中的诉讼，形成了十四个观点。
九秋补：如果案件判无罪，必然会导致效仿，但是案件中的被吃者已经死亡，所有“事实”均为幸存施害者供述。且如果按人性考虑，提出吃人者大概率会被群起而攻之，即提出者“自食其果”。
吃人的前提亦极为模糊，界限不清晰，如果法律支持“极端环境”吃人不惩罚，就会有人刻意曲解或人为制造极端环境借机杀人。