假设-演绎推理
假设性推理就是“超出日常经验的限制而达到我们没有经验过的东西”的推理，是超越感知和记忆的推理，它所处理的是我们所未知的假设性的东西。
演绎推理就是从前提到结论或从一般到特殊的推理。只要结论赖以推出的前提是真的，基于演绎推理的结论就必然是真的。同时，也能把这种推理运用于那种前提是虚假的论题上，并能由此导出逻辑的结论。
假设-演绎推理是这样一种推理，它的“结论不是从得到证实的事实，而是从未经确证的假设性前提推到出来的”。在这里，可能性（假设）成为推理有效地发挥作用的领域。
具有形式运算能力的儿童能够（在其头脑中）对假设性问题进行完全符号性的推理，并导出逻辑的结论。他们能从假设或前提出发作出正确的推论，而处于具体运算阶段的儿童则不能解答这种形式的问题。
形式运算阶段的假设-演绎推理的另一个特征是：儿童能够从被认为是不真实的假设（虚假的前提）出发进行推理，且照样导出逻辑的结论。比如，在推论前确定这样一个前提：“假如煤是白的”，具体运算阶段的儿童在为推论之前就会说，煤怎么可能是白的，他们无法对这样的假设性问题作出推理。而形式运算阶段的儿童则能接受煤是白色这个假设，进而对这个论题进行逻辑推理。他们能够在不涉及内容真假的情形下对论题的结构作出逻辑分析。
科学-归纳推理
归纳推理是从个别事实上升到一般结论的推理。它是科学家达到一般性原理和科学定律的主要推理途径。
具有形式运算能力的儿童能够提出假设，进行实验，控制变量，记录结果，并且能够系统地从实验结果中概括出结论。
科学推理的一个特征就是，在同一时间内对一系列不同的变量进行思考。那些具有形式迅速能力的儿童能够协调地进行这种思考，能够测定一系列变量中的一个或全部变量的结果，也能测定变量的某种组合的结果。皮亚杰把这种推理称作“组合性推理”。即同时对多个变量进行推理。这种推理是处在具体运算水平的儿童所无法胜任的。
年龄较大的儿童的实验和推理小说有规则的。他们可以在保持其他因素或变量不变的情况下，改变某一变量或因素，对所有可能进行探讨。具有形式运算能力的儿童能够运用组合性推理，能够把那些对结果不起作用的变量排除出去。
在具体的实验中，变量之间的关系必须通过归纳的（科学的）推理而被建构，经由实验过程而得到证实。而处在具体运算阶段的儿童仅借助可逆性和具体思维是无法做到这一点的。
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