类比推理是由特殊到特殊的推理方法，依据两类事物的关联相似性，用某事物的性质和规律推测到另一事物的推理，也称类比法。例如，整数加减法的法则可以类比推理到小数加减的运算中去，使学生在学习小数加减法时感觉非常容易。在学习分数基本性质时，用已学过的商不变性质进行类比，学起来就更顺利了。所以一般的学习理论都在学习的迁移性上达到共识，类比推理是学习迁移的应用范例。
跟归纳推理一样，类比推理也有许多种分类，根据学习内容以及类比的不同使用领域可以分为以下几种：
1.概念类比
小学生学习概念时，一般没有严格的定义，多数采用描述性语言直接给出概念。例如，周长、面积、体积、容积都是用语言描述直接给出概念的，在学习圆周长、圆面积的概念时，就用正方形、长方形的概念类比，把类比推理和转化思维结合起来，就建立新的概念知识。
2.性质类比
小学许多知识是单独成单元体系的，例如百分数，其实百分数是分数的特殊形式，百分数的许多性质和意义跟分数的比是完全一致的，用性质类比推理进行教学，学生并不会感到有什么难点，也有利于学生认知结构的架构。
3.法则类比
以上讲的整小数加减法法则的类比，分数约分和比的化简法则类比都是法则类比的范例。
4.定律类比
数是逐步拓展的，许多运算定律在整数域中适用，拓展到实数域也适用。这种定律类比是小学数学中最常见的。
5.立体和平面的类比
小学生在学习立体图形时，除了对事物维度认识的脱域以外，许多概念、测量跟平面图形是有相关性的。如果平面图形知识学扎实，立体图形就比较容易学。学习过初等立体几何的老师都有一种体验，立体几何比平面几何容易，这就是学习过平面几何的学习个体，具备了一定的认知起点，只要具有类比推理能力，问题就可以解决了。
除以上五种常用的类比推理以外，还有代数与算术的类比推理，曲与直的类比推理，有限和无限的类比推理，实际问题解决的模型类比推理等等。类比推理是运用事物的相似性原理，进行学习迁移的合情推理思维形式，利用这种思维形式，不但能够降低学习数学的难度，而且还为人类创造了许多新的学科领域，例如仿生学就是最典型的类比迁移。数学教学中强调“举一反三”，就是培养学生的类比推理能力。
