Существует несколько фундаментальных экспериментальных исследований, предоставляющих важный материал для уяснения психологических особенностей данной формы мышления (особенно Штеринга и Линдворского).
Прежде всего выяснилось, что умозаключение, подобно другим формам понятийного мышления, тесно связано с наглядными переживаниями — опирается и широко использует их. Например, когда испытуемый делает умозаключение на основе известных ему пространственных или временных взаимоотношений объектов (допустим, А находится слева от В, а С — справа от В; каково пространственное расположение А по отношению к С?), он обычно создает некое общее представление, в котором схематично дано пространственное расположение А, В, С. После этого достаточно окинуть мысленным взором данную схему, чтобы непосредственно вычитать ответ на поставленную задачу. Примечательно, что использование подобного метода возможно не только в случаях временных и пространственных взаимоотношений, но и в случае других наглядных, а порой и ненаглядных признаков. Можно даже подумать, что в данном случае мы имеем дело не с настоящим мыслительным актом, не с умозаключением, а с простым восприятием соотношения между двумя объектами. Однако это не так: во-первых, уже само составление соответствующей схемы подразумевает безусловное участие мышления, в частности актов правильной комбинации, для того чтобы правильно расположить элементы в схеме; во-вторых, прочтение схемы — это не только восприятие, ведь оно дано в виде словесно сформулированных суждений: А находится слева от С.
В общем наглядные схемы и символы, участие которых в процессе умозаключения оказалось совершенно обычным явлением, не только не отрицают, а, наоборот, подтверждают участие мышления в данном процессе, выполняя роль иллюстрации или представительства мысли; стало быть, они всегда подразумевают участие мысли. Вне соответствующей мысли схемы и символы утратили бы определенное значение, поскольку в таком случае они могут выступать и в качестве символов с другим содержанием. Например, схему А—В—С можно считать символом не только пространственных взаимоотношений А—С, но и символом их последовательности или же равноудаленности А и С от В.
Кроме наглядных схем, акт умозаключения особенно часто опирается на использование каких-либо правил или законов. Например, А = В, В = С. Какое умозаключение следует из этого? Тот, кто знает правило о том, что две величины всегда равны друг другу, если каждая из них равна третьей величине, исходя из него прямо ответит, что А = С. Выяснилось, что подобные общие мысли выполняют значительную роль в конкретных случаях умозаключения.
Однако умозаключение — как основывающееся на наглядных схемах, так и вытекающее из общих положений — является истинным умозаключением лишь постольку, поскольку содержит мысль о новых отношениях. Именно в этом и состоит основное достижение экспериментального исследования умозаключения: истинным ядром умозаключения является переживание отношения — постижение отношения между субъектом и предикатом путем осмысления данных посылок.
Настоящее умозаключение имеется лишь тогда, когда связь между посылками и заключением имеет необходимый характер, когда с помощью нового акта мышления постигается существование этой связи. «Для того чтобы имело место умозаключение, нужно, чтобы субъект соотнес содержание заключения с содержанием посылок и в его сознании отразились объективные связи между ними. Пока содержание посылок и заключения дано в сознании рядоположно, умозаключения — несмотря на наличие и посылок и заключения — еще нет» (Рубинштейн).