Modele umysłowe są reprezentacjami rzeczywistych lub możliwych sytuacji budowanymi w naszym umyśle. Modele te mogą być konstruowane w oparciu o to, co spostrzegamy, wyobrażamy sobie lub na podstawie tego, jak rozumiemy wypowiedzi innych. Choć modele umysłowe są podstawą zrozumienia informacji obrazowych, to jednak mogą one również reprezentować sytuacje, których nie można sobie wyobrazić. Modele umysłowe dostarczają jednorodnego wyjaśnienia rozumowań dedukcyjnych probabilistycznych i modalnych. W eksperymentach potwierdzone zostało pięć namacalnych dowodów wskazujących na używanie modeli podczas przeprowadzania rozumowań: 1. Model umysłowy reprezentuje jedną możliwą sytuację, uwzględniając to, co jest wspólne dla wszystkich sposobów, w jaki sytuacja ta może powstać. W potocznym rozumowaniu ludzie zakładają, że każdy z modeli jest jednakowo prawdopodobny, o ile nie mają danych, że jest inaczej. 2. W modelu umysłowym obecne jest to, co jest prawdziwe w danej sytuacji, ale nie to, co jest fałszywe. To prowadzi do systematycznych błędów w potocznych rozumowaniach. 3. Wykonanie zadania wymagającego rozumowania jest tym gorsze, im więcej modeli zostaje utworzonych dla danej sytuacji i im bardziej te modele są złożone. 4. W sytuacjach, gdy danemu problemowi odpowiada wiele modeli, osoby rozumujące koncentrują się jedynie na podzbiorze tych modeli - a często po prostu na jednym z nich - co prowadzi do błędnych wniosków i nieracjonalnych decyzji. 5. Procedury rozumowania przy użyciu modeli opierają się na poszukiwaniu kontrprzykładów, które pozwalają na odrzucenie błędnych wnioskowań, oraz na stwierdzaniu poprawności wnioskowania wtedy, gdy konkluzja jest prawdziwa dla wszystkich modeli zgodnych z danymi przesłankami.