幼儿的思维发展表现出三种不同的方式：直觉行动思维、具体形象思维和抽象逻辑思维的萌芽。幼儿早期的思维以直觉行动思维为主，幼儿中期的思维以具体形象思维为主，幼儿末期抽象逻辑思维开始萌芽。
1．直觉行动思维
0～2岁幼儿的思维主要是直觉行动思维。直觉行动思维是指主要利用直观的行动和动作解决问题的思维。例如，幼儿通过拖动桌上的布来获得他不能直接拿到的玩具。直觉行动思维离不开幼儿对客体的感知和动作，是幼儿早期出现的萌芽状态的思维。皮亚杰认为这个阶段幼儿思维的发展有两个明显的标志：一是幼儿有时不用明显的外部尝试动作就能解决问题；二是产生了延迟性模仿能力。所谓延迟性模仿是指模仿的对象或动作在眼前消失一段时间后对行为或动作的模仿。
总体上说，幼儿大致获得了以下能力：幼儿通过伸手和抓握等动作，开始注意到物体的空间关系，这使幼儿逐渐超越了直接的感知和运动，开始理解周围的世界；幼儿突破了直接经验的限制，发展起了具有先后的时间维度的概念，出现了对因果关系的初步理解；幼儿开始逐步理解目标和手段的关系；幼儿可以模仿不在眼前的行为并表现出明显的目的性等等。
在皮亚杰看来，这一阶段的幼儿思维发展的最大成就之一就是获得了“客体永久性”的概念，即幼儿明白了消失在眼前的物体仍将继续存在。皮亚杰认为，幼儿在没有直接感知物体时却相信物体仍然存在是一个逐步学习的过程，贯穿整个感知运动阶段，其典型的表现就是婴儿出现藏猫猫的游戏行为。直觉行动思维是贯穿人的一生的思维方式。幼儿的直觉行动思维离不开幼儿对实际物体的感知和动作，因而缺乏行动的计划性和对行为结果的预见性，思维具有明显的狭隘性。
（图：客体永久性）
2. 具体形象思维
2至6、7岁幼儿思维的主要形式是具体形象思维。具体形象思维是利用事物的形象以及事物形象之间关系解决问题的思维。这一阶段的幼儿虽然摆脱了对动作同步性的依赖，但仍受到具体事物的形象和动作的影响。皮亚杰将这一阶段幼儿的思维称为前运算阶段。
皮亚杰又进一步将这一阶段分为两个阶段：前概念阶段和直观阶段。前概念阶段幼儿思维的特点表现为幼儿普遍存在的泛灵论和自我中心主义。幼儿的泛灵论是指幼儿将一切物体都赋予生命的色彩。例如，幼儿认为在采摘植物时植物会受到伤害，植物也会感到疼痛。在以下的一段皮亚杰和一位前概念阶段的幼儿的对话中，可以看到幼儿明显的赋予太阳以生命的色彩。
皮亚杰：太阳会动吗？幼儿：会动，你走它也走，你转它也转。太阳是不是也跟过你？ 皮亚杰：它为什么会动呢？幼儿：因为人走动的时候它也走。皮亚杰：它为什么要走呢？幼儿：听我们在说什么。皮亚杰：太阳活着吗？幼儿：当然了，要不然它不会跟着我们，也不会发光。
自我中心主义的幼儿完全以自己的身体和动作为中心，从自己的立场和观点去认识事物，不能认识到自己的思想可能与别人的思想不同，因而不能从客观的、他人的立场去认识事物。
皮亚杰证明幼儿自我中心主义倾向的著名实验是“三山实验”。在三山实验（如图）中，把大小不同的三座山的模型放在桌子中央，四周各放一把椅子。幼儿被带着围绕三座山的模型散步，使幼儿可以从不同的角度观察这三座山的模型。散步之后，让幼儿坐在其中的一把椅子上，将三个玩具娃娃放在其他椅子上，然后问幼儿放在其他位置上的玩具娃娃看到的是什么。
实验结果显示，不到4岁的幼儿根本不懂得问题的意思。4～6岁的幼儿不能区分他们自己和娃娃所看到的景色，不管观察者看到了什么景色，他们总是选择他们自己所看到的景色。能够区别不同观点的第一个信号出现在大约6岁时，这时幼儿表现出他们知道了区别所在，但是却不能指出来。在8～9岁，他们能够理解他们自己与娃娃的观测点之间的某些联系。在这个经典的范例中，8岁以下的幼儿被认为是自我中心者。因为他们是基于自己的立场，不能想象出他们自己以外的任何立场。不过，最近的一些研究认为皮亚杰的任务对于幼儿来说是困难的，可能皮亚杰低估了幼儿的能力（Donaldson，1978；Siegal，1997）。
（图：三山实验）
在整个前运算阶段，幼儿思维的一个最重要的特点是不可逆性，幼儿不理解逻辑运算的可逆性。例如，4岁的幼儿不能理解当a>b时，则b<a。例如，你问他，你有哥哥吗。他会说，有。你再问，你的哥哥叫什么名字？他会说，陶陶。你再问，你的哥哥有弟弟吗，他会说，没有。此阶段的孩子不知道a=b,b=c,那么a=c。< p= style=-webkit-tap-highlight-color: transparent; box-sizing: border-box;>
幼儿在前运算阶段思维的局限性集中体现在守恒问题上。守恒是指个体能认识到当物体的外形或形状发生改变时物体固有的本质属性不随其外在形态的变化而发生改变。皮亚杰设计的守恒问题包括数量守恒、体积守恒、长度守恒、重量守恒等。
数量守恒实验是给儿童呈现两排砝码或糖果，前后排列一致，让他们回答两排砝码或糖果的数量是否一样多。幼儿一般回答说一样多，如果实验者把其中的一排扩大或缩小间距，改变其外在形态，然后让幼儿回答这两排的数量是否一样多。
体积守恒实验是给儿童呈现两个一样的杯子，将水装至两杯子同一高度水平，让幼儿明白两杯子中的水一样多，然后将其中的一杯水倒入一个较高或一个扁平的杯子中，问幼儿两杯水是否一样多。长度守恒实验是先向幼儿呈现两根相等的直线，移动其中一根，然后问幼儿移动后的两根直线是否相等。重量守恒实验是先向幼儿呈现两个一样重量的泥球，改变其中一个泥球的形状，然后问幼儿两个泥球的重量是否相等。一系列的守恒实验（如图）表明，处于前运算阶段的幼儿还不能理解不变性原则，还没有获得思维的可逆性。
(图：守恒实验）
3. 抽象思维的萌芽
抽象思维是指利用抽象的概念或词，根据事物本身的逻辑关系解决问题的思维。在幼儿末期即幼儿6～8岁这一时期，幼儿开始出现抽象思维的萌芽。
第一，幼儿开始获得可逆性思维。例如，幼儿开始认识到如果在一堆珠子中减去几个，然后增加相同数目的珠子，这堆珠子的总数将保持不变。
第二，幼儿的思维开始能够去自我中心化。所谓去中心化是指幼儿认识到他人的观点可能与自己的有所不同，幼儿能站在他人的立场和角度考虑问题。例如，幼儿开始能够解决“三山问题”。
第三，幼儿开始能够同时将注意集中于某一物体的几个属性，并开始认识到这些属性之间的关系。例如，幼儿开始认识到一个物体可以有重量和大小等几个属性，并且认识到这些属性是可分离的。
第四，幼儿开始使用逻辑原则。幼儿获得的重要逻辑原则是不变性原则，即一个客体的基本属性不变。另一个原则是等价原则，即如果A的某种属性等于B，B等于C，则A必然等于C。
皮亚杰理论的焦点是个体从出生到成年的认知发展的阶段。他认为认知发展不是一种数量上简单累积的过程，而是认知图式不断重建的过程。所以，我们不能用成人的思维方式来推断儿童的思维。根据认知图式的性质，我们可以把认知发展划分成几个不同的阶段。皮亚杰的认知阶段具有三个特点：第一，阶段出现的顺序是固定不变的，既不能跨越，也不能颠倒。因而这些阶段具有普遍性。第二，每一阶段有其独特的认知图式，这些相对稳定的图式决定了个体行为的一般特征。第三，认知图式的发展是一个连续不断建构的过程，每一阶段都是前一阶段的延伸。前一阶段的图式是后一阶段图式的先决条件，并被后者所取代。皮亚杰借用逻辑和数学的概念来分析说明思维发展的过程。他把运演(operation)水平作为认知发展阶段的依据。他认为，心理运演具有四个特征：第一，运演是一种内化的动作。内化的动作是相对于使用实物的外显动作而言的。例如，达到运演水平的儿童不用做把瓶子里的水倒入杯子这一实际动作，也能在头脑里想象出这一动作的结果。这种心理上的倒水过程，就是一种内化的动作。第二，运演是一种可逆的内化动作。例如，儿童能够设想：向西走10步，再回头向东走10步，自己的位置不变。第三，运演具有守恒性。运演是以某种守恒性或不变性的存在为前提的。事实上，运演的可逆性已表明了这一点，儿童能够想象到在转换过程中并非一切都变了，即知道自己会回到原地。所以，运演的守恒性与可逆性是密不可分的。没有某种内容的守恒，可逆性就失却了依附。同时，守恒性是通过可逆性而获得的。正是由于运演的可逆性，才使人们对运演过程中某些不变的因素有清晰的认识。第四，运演不是孤立存在的。可逆性与守恒性之间的关系也表明了这一点。皮亚杰认为，任何单独的内化动作都不是运演，各种内化动作必然是相互蕴含，并按一定的规则组成一种整体结构。皮亚杰把认知发展分为以下四个阶段：1.感知运动阶段儿童从出生到两岁左右，处于感知运动阶段。处于这一时期的儿童主要是靠感觉和动作来认识周围世界的。他们这时还不能对主体与客体作出分化，因而“显示出一种根本的自身中心化”(皮亚杰，1981年)。用皮亚杰的话来说，儿童在这个时期还没有达到运演的水平，他们所具有的只是一种图型的知识，即仅仅是对刺激的认识。婴儿看到一个刺激，如一个奶瓶，就开始作出吮吸的反应。图型的知识依赖于对刺激形状的再认，而不是通过推理产生的。2.前运演阶段儿童从2-7岁左右，处于前运演阶段。皮亚杰认为，儿童在两岁时，发生了一种哥白尼式的革命，就是说，他们的活动不再以主体的身体为中心了。这个时期儿童的认知开始出现象征(或符号)功能(如能凭借语言和各种示意手段来表征事物)。正是由于这种消除自身中心的过程和具备象征功能，才使得表象或思维的出现成为可能。但在这个阶段，儿童还不能形成正确的概念，他们的判断受直觉思维支配。例如，唯有当两根等长的小木棍两端放齐时才认为它们同样长;若把其中一根朝前移一些，就会认为它长一些。所以，在这个时期，儿童还没有运演的可逆性，因而也没有守恒性。3.具体运演阶段儿童约在7-12岁时，处于具体运演阶段。皮亚杰认为，7-8岁这个年龄一般是儿童概念性工具的发展的一个决定性转折点。这一阶段儿童的思维已具有真正的运演性质。换言之，他们已具有运演的知识，这种知识涉及在一定程度上作出推论。例如我们把一只足球放在一些篮球中间，然后当着儿童的面把足球放在一些排球中间。但这个阶段的儿童能够推理，这是同一只足球，物体不会因为改变地点而变化大小，因此这只足球不会比在篮球中时更大些。就一般而言，运演的知识是考虑事物如何从它们原来的样子改变成现在这个样子的;而图型的知识只考虑某一时刻某一地点中物体的静止状态。在具体运演阶段，儿童的思维已具有可逆性和守恒性，但这种思维运演还离不开具体事物的支持。4.形式运演阶段儿童在12 岁左右，开始不再依靠具体事物来运演，而能对抽象的和表征性的材料进行逻辑运演。皮亚杰认为最高级的思维形式便是形式运演。形式运演的主要特征是它们有能力处理假设，而不只是单纯地处理客体。而且，儿童在这时已有能力将形式与内容分开，用运演符号来替代其它东西。皮亚杰在概括他的认知发展阶段的理论时强调，各阶段出现的一般年龄虽因各人智慧程度或社会环境不同可能会有差异，但各个阶段出现的先后顺序不会变。而且，各个阶段作为一个整体结构，它们之间不能彼此互换。
