Có nhiều cách phân loại tư duy.
a. Tư duy trực quan hành động: đó là loại tư duy bằng các thao tác cụ thể tay chân hướng vào việc giải quyết một vấn đề cụ thể, trực quan.
b. Tư duy trực quan hình tượng: là loại tư duy phát triển ở mức độ cao hơn, ra đời muộn hơn so với tư duy trực quan hành động, chỉ có ở người, đó là loại tư duy mà việc giải quyết vấn đề dựa vào hình ảnh sự vật, hiện tượng.
c. Tư duy trừu tượng(tư duy ngôn ngữ, lôgic): là loại tư duy phát triển ở mức độ cao nhất, chỉ có ở người, đó là loại tư duy mà việc giải quyết vấn đề dựa trên các khái niệm, các mối quan hệ lôgic và gắn chặt chẽ với ngôn ngữ, lấy ngôn ngữ làm phương tiện24, tr. 11.
Vì tư duy là một hình thức phản ánh gián tiếp nên nó gắn bó với ngôn ngữ một cách hữu cơ và không có ngôn ngữ thì không có tư duy.
Theo A. V. Pêtrôvxki và L. B. Itenxơn, có 4 loại tư duy đó là: tư duy hình tượng, tư duy thực hành, tư duy khoa học và tư duy lôgic. Việc phát triển tư duy lôgic bao giờ cũng được coi là một nhiệm vụ quan trọng đặt ra hàng đầu trong quá trình dạy học Toán. Nói đến tư duy lôgic người ta nhấn mạnh tư duy biện chứng, nghiên cứu tư duy dưới góc độ cách thức nhận thức sự phát triển và biến đổi của các sự vật hiện tượng.
Như vậy, dựa trên cách chia đó ta thấy mối quan hệ chặt chẽ giữa các loại tư duy là có một mối quan hệ biện chứng lẫn nhau đi từ thấp đến cao từ cái đơn giản đến phức tạp. Quá trình nhận thức bằng tư duy diễn ra không đơn giản, thụ động, máy móc, ... Mà đó là một quá trình phản ánh hiện thực khách quan vào bộ óc con người năng động sáng tạo, biện chứng. Đó là quá trình đi từ cái chưa biết, chưa sâu sắc, từ cái biết ít đến cái biết nhiều, từ nhận thức cảm tính đến nhận thức lí tính. Vì vậy, quá trình tư duy con người nói chung diễn ra hai giai đoạn nhận thức cảm tính và nhận thức lí tính và quá trính đó trải qua khi gặp tình huống có vấn đề.