การทดลองทางความคิด (Thought Experiment) (มาจากคำ เยอรมัน ว่า Gedankenexperiment ซึ่งตั้งโดย ฮันส์ คริสเทียน เออร์สเตด) ในความหมายที่แพร่หลายที่สุดคือ การใช้แผนการที่จินตนาการขึ้นมาเพื่อช่วยเราเข้าใจวิถีทางที่สิ่งต่าง ๆ เป็นในความเป็นจริง ความเข้าใจได้มาจากปฏิกิริยาต่อสถานการณ์นั้น หลักการของการทดลองทางความคิด เป็น a priori มากกว่า เชิงประจักษ์ กล่าวคือ การทดลองทางความคิดไม่ได้มาจาก การสังเกต หรือ การทดลอง แต่อย่างใดการทดลองทางความคิดคือคำถามเชิง สมมติฐาน ที่วางรูปแบบอย่างดีซึ่งให้เหตุผลจำพวก "จะเกิดอะไรถ้า?" (ดูที่ irrealis moods)การทดลองทางความคิดถูกนำมาใช้ใน ปรัชญา, ฟิสิกส์, และสาขาอื่น ๆ มันถูกใช้ในการตั้งคำถามทางปรัชญาอย่างน้อยที่สุดตั้งแต่ยุคกรีก สมัยก่อน โสกราตีส ในฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์สาขาอื่น ๆ นั้น การทดลองทางความคิดที่มีชื่อเริ่มจากคริสตวรรษที่ 19 โดยเฉพาะในช่วงศตวรรษที่ 20 แต่ตัวอย่างต่าง ๆ ก็ได้เริ่มพบมากตั้งแต่อย่างน้อยในยุคของ กาลิเลโอ