مرحله عملیات محسوس همان‌گونه که از عنوانش مشخص است، در رابطه با محیط عینی و محسوس می‌باشد. دراین مرحله کودک توانایی انجام اعمال منطقی را کسب می‌کند. ولی باید توجه داشت که کودکان در این مرحه از زندگی اعمال منطقی را صرفا با امور محسوس و عینی می‌توانند انجام دهند و نه با امور فرضی و غیرملموس.
برای مثال اگر به کودک 8 ساله‌ای بگویید:
«اگر مریم از لیلا بلندتر باشد و سارا هم از مریم کوتاهتر باشد. کدام یک بلندترین قد را دارند؟»
کودک در ارائه پاسخ صحیح دچار مشکل خواهد شد. در صورتی که اگر این سه نفر به طور عینی به کودک نشان داده شوند، به‌راحتی و بدون نیاز به فکر و مقایسه واقعی و صرفا با یک نگاه جواب درست را خواهد داد.
بنابراین کودک در مرحله عملیات محسوس، از عهده حل کردن مسائل عینی برمی‌آید، اما قادر به حل کردن مسائل غیرعینی و انتزاعی نیست.
از ویژگی‌های دیگر مرحله عملیات محسوس این است که کودک در این مرحله نیاز به آزمون و خطا ندارد و از طریق تفکر می‌تواند درباره اعمال مختلف و نتایج حاصل از آن‌ها اندیشه کند. در این مرحله می‌تواند اعمال را پیش بینی نموده و نتایج حاصل از آن‌ها را از پیش حدس بزند. برای مثال تا پیش از این مرحله، کودک نمی‌توانست با اطمینان بگوید که آن سوی ماه چه شکلی دارد. اما در این مرحله می‌تواند در ذهن خود ماه را دستکاری کرده و با این رو آن رو کردن آن بگوید که آن سوی ماه شبیه به این سوی ماه است. همچنین در این مرحله کودکان می‌توانند در یک زمان به جنبه های مختلف یک موضوع فکر کنند و آن را در ذهنشان بپرورانند.
یکی دیگر از ویژگی‌های مرحله عملیات محسوس این است که کودک به درک مفهوم بقاء ماده، عدد، وزن، حجم و …. می‌رسد.
بر اساس مفهوم بقاء ماده، باوجوداینکه ایجاد تغییر در شکل ظاهری یا وضع مکانی یک شی، اگر چیزی به آن اضافه یا چیزی از آن کاسته نشود، در مقدار واقعی آن تغییری ایجاد نخواهد شد.
همان‌طور که در مطلب «مرحله پیش‌عملیاتی دومین مرحله رشد ذهنی کودکان» ذکر شد، کودکی که به سن هفت سالگی نرسیده است معمولا از عهده این استدلال منطقی برنمی‌آید و برای مثال میزان برابر مایع درون ظروف غیرهم‌شکل را برابر نمی‌داند.
کلام آخر اینکه، رشد توانایی‌های کودک برای تفکر و یادگیری الگوهای منطقی، از طریق تجربه کودک با اشیاء واقعی حاصل می‌شود. در واقع کودکان فهم و درک را از طریق فعالیت‌های‌شان با اشیاء گوناگون کسب می‌کنند، نه از طریق خود اشیاء و یا چیزهایی که راجع به اشیاء به آن‌ها گفته می‌شود.
بنابراین والدین و مربیان باید توجه داشته باشند که اگر کودکان اشیاء و موادی در اختیار داشته باشند که برای آن‌ها قابل درک و فهم باشد، در این صورت علاوه بر ارتقاء سطح تفکر منطقی در آن‌ها، شایستگی تفکر خلاق را نیز کسب خواهند کرد.
