Deti si začínajú uvedomovať že niektoré pojmy majú, čo do ich významu, k sebe veľmi blízko. Navyše začínajú si uvedomovať, že predmety môžu patriť do viac než 1 kategórie alebo vzťahu zároveň, čo je zásada viacnásobnosti (multiplicity) tried a vzťahov.
Aj keď deti v štádiu konkrétnych operácií dokážu využívať mentálne operácie a logiku v uvažovaní a v riešení problémov, ich myslenie je obmedzené konkrétnou poznanou skutočnosťou. a od nej sa odvíjajúcou obrazotvornosťou. Nedokážu tiež uvažovať o abstrakciách, ani zohľadňovať hypotetické podmienky a ireálne situácie, ktoré sa im často zdajú byť nezmyselné alebo komické.

Štádium formálnych operácií (od 11 rokov)
Niekedy na začiatku puberty sa myslenie dieťaťa alebo dospievajúceho začína rozvíjať do podoby, ktorá je vlastná dospelej populácii. Postupne sa v ňom uplatňujú schopnosti uvažovať o potenciálnych a hypotetických situáciách, ktoré už dieťa nezavrhuje, pretože odporujú realite, tak ako ju pozná, ale dokáže ich prijať ako súčasť zdania kognitívnej úlohy.
Inou charakteristikou myslenia je systematické hľadanie riešenia problému, s využitím možných kombinácií jeho elementov. Dieťa starostlivo analyzuje podmienky problému, hľadá logické postupy riešenia, priebežne vyhodnocuje vhodnosť každého z nich, formuluje hypotézy, v ktorých sa snaží využiť už získané informácie a čo je typické pre toto obdobie, uvažuje pravdepodobnostne.
Často uvádzanou Piagetovou úlohou, pri riešení ktorej sa prejavia rozdiely v postupoch riešenia medzi deťmi nachádzajúcimi sa v štádiu formálnych operácií je úloha s kyvadlom. Úlohou je zistiť, od čoho závisí frekvencia kývania kyvadla. Deti v konkrétno-operačnom štádiu obvykle volia chaotický postup hľadania riešenia. Jednotlivé faktory menia náhodne. Umožňuje im to zistiť prípadný účinok každého faktora a aj v závislosti od tohto zistenia voliť ďalší postup.
Pôvodne sa myslelo, že formálne operácie sú nezávislé od obsahov a kontextu, v ktorých sa využívajú, ale potvrdila sa skôr opačná tendencia. Tieto zistenia vedú k úvahám o možnostiach kultivovať ľudské myslenie vzdelávaním a praktickými skúsenosťami aj v období dospievania a dospelosti.
Nezanedbateľným výdobytkom tohto štádia je abstraktné myslenie, možnosti utvárať pojmy, ktoré sú nezávislé od fyzickej reality, chápať a používať abstraktné pojmy v uvažovaní.
Uvedené skutočnosti umožňujú jednotlivcom premýšľať o ich vlastných myšlienkach, zvažovať hodnoty a morálne princípy konania, odhaľovať logické chyby v tvrdeniach a uvažovaní, riešiť zložité sylogizmy a pod.