非逻辑思维是指不具有明确逻辑形式或不遵循明确的逻辑规则，依靠想象、灵感或顿悟等作出判断和结论的思维活动。
非逻辑思维的“非”具有“不”、“无”、“反”的意思，就此意义而言，非逻辑思维是一种与逻辑思维有鲜明区别乃至尖锐对立的思维形式，它们的区别主要有：
其一，两者的适用范围不同。
逻辑思维中的充足理由律要求人们推理的前提必须真实，理由与推断之间有必然联系。这两个要求意味着，只有在研究对象数量非常有限，而且对象的属性已经被正确把握的情况下，人们才能进行严格意义上的逻辑思维。而当人们面对的是数量众多甚至是无限多的认识对象时，当人们对对象的把握还相对有限，只涉及其局部或某一侧面的，人们就只能进行非逻辑的思维。例如，人们只有观察了世界上所有的乌鸦，并确定它们都是黑色时，才能归纳出“天下乌鸦一般黑”的结论，并由此演绎出“某地某时刻的某只乌鸦也是黑的”的推论。而非逻辑思维则允许人们在观察了三五只黑乌鸦之后，就形成“天下乌鸦一般黑”的结论。因此，严格意义上的逻辑思维的适用范围狭窄，而非逻辑思维的适用范围就非常宽泛。
其二，两者的理性表现不同。
逻辑思维表现出较强的理性，这种理性是逻辑思维过程的充足理由律以及同一律、矛盾律和排中律等逻辑规则所要求并保证的。非逻辑思维则与之相反，它既不必严格遵循充足理由律、同一律、矛盾律和排中律等逻辑思维规则，表现出较强的非理性色彩。许多对于逻辑思维来说是不允许的、错误的思维活动，相对于非逻辑思维来说则是允许的、有效的。例如，以下这种推理：“如果张三杀人，那么张三就有杀人动机，张三有杀人动机，张三就可能杀了人”，从逻辑思维角度看是错误的，但是在非逻辑思维中却是允许的、有效的。实际上人们也是经常进行这样没有充足理由就得出结论的思维活动的。
其三，两者在科学研究中的作用不同。
一般来说，非逻辑思维的作用主要在于提出新思想，逻辑思维的作用则在于对新思想作出论证。没有非逻辑思维，思维只能在原来的范围里打转转，新的思想无法产生，人类也就不会进步。加拿大科学哲学家M.邦格曾说过，光凭逻辑是不能使一个人产生新思想的，正如光凭语法不能激起诗意，光凭和声理论不能产生交响乐一样。另一方面，没有逻辑思维，人类思维就会混乱，就会不准确，就会效率低下。因此，这两种思维形式虽然对于科学研究来说都是非常重要和必不可少的，不过，两者在人们认识事物中的作用是不同的。
但是，非逻辑思维与逻辑思维并不是有你无我、水火不相容的两种思维，它们之间又存在着密切的联系。
其一，非逻辑思维和逻辑思维互相补充。
逻辑思维和非逻辑思维作为人类思维的两种基本形式，都在人类思维活动中起着非常重要又必不可少的作用。非逻辑思维是产生新思想、作出科学发现和理论创新的必由之路，而逻辑思维则是理论系统化、逻辑化的必要方法。两者的相辅相成推动了人类知识的不断丰富和发展。非逻辑思维离不开逻辑思维，非逻辑思维作出的初步结论，需要逻辑思维加以论证；同样，逻辑思维也离不开非逻辑思维，不仅逻辑思维的前提通常是通过非逻辑思维得到的，而且逻辑推理过程也离不开直觉的证明。
其二，非逻辑思维和逻辑思维彼此渗透。
逻辑思维是建立在前提材料比较充分或完全基础上的，而非逻辑思维的前提材料则往往不充分或很不充分。在极端情况下这是可以明确区分的。例如，仅根据一个陌生人的外貌，就作出对方是好人或坏人的结论，这种思维显然属于非逻辑思维；相反，在与对方进行长时间接触，对对方有充分了解后再作出对方是一个什么人的结论，这时的思维活动就主要是逻辑思维了。但是在实际的科研活动中，我们获得的经验材料怎样才算充分，怎样又算不充分，并没有一个非常明确的界限，因此，我们在科研中很难把逻辑思维和非逻辑思维完全绝对地划分开，两者之间的界限也不是绝对分明的。
其三，非逻辑思维和逻辑思维可以相互转化。
非逻辑思维是建立在知识材料较少基础上的，人们用非逻辑思维提出一个尝试性的理论后，为了验证其正确与否，就要以这个尝试性理论为前提，借助逻辑思维作出一些推论出来，以搜寻支持这一理论的证据。进而，如果我们搜寻到比较充分的或足够的材料证明该尝试性理论时，那么这时非逻辑思维的理论就会转化为我们的科学知识，积淀在我们的知识系统中，进而成为逻辑思维的材料和内容。
总之，逻辑思维与非逻辑思维既有相通性，又各司其职，科学研究过程从本质上说是逻辑思维与非逻辑思维交互作用的过程。
