Misaoni eksperiment je eksperiment koji se provodi u području mašte, a ne u laboratoriju. Misaoni eksperimenti osmišljeni su za testiranje ideja, teorija i hipoteza koje se fizički ne mogu provjeriti, barem uz postojeću znanstvenu opremu. Osim što se koriste u nekim granama teorijskih znanosti, misaoni eksperimenti također se pojavljuju u poljima poput filozofije, gdje ljudi često istražuju složene teme koje se ne mogu empirijski testirati ili promatrati.
Najpoznatiji misaoni eksperiment vjerojatno je onaj sa Schrödingerovom mačkom, koji se koristi za ilustriranje koncepta poznatog kao kvantna neodređenost. U ovom misaonom eksperimentu od nas se traži da zamislimo mačku u kutiji s bočicom otrova i jednim radioaktivnim atomom koji ima 50% šanse da se raspadne i pokrene bočicu, uzrokujući smrt mačke. U ovom misaonom eksperimentu, prije otvaranja kutije, mačka se smatra i živom i mrtvom, jer se ne može znati što je u kutiji.
Iako je Schrödingerova mačka na neki način jeziv primjer misaonog eksperimenta, ona predstavlja zanimljivu zagonetku. Koristeći trenutne zakone fizike onako kako se oni shvaćaju, nešto ne može biti živo i mrtvo u isto vrijeme. Međutim, u ovom misaonom eksperimentu, mogućnost takvog stanja jasno je ilustrirana, čime se otvaraju vrata potpuno novom razmatranju fizike.
Misaoni eksperimenti naširoko se provode od 1800-ih, iako su istraživači i filozofi u prethodnim stoljećima postavili temelje. Misaoni eksperiment može se koristiti za osporavanje prihvaćene ideje, za istraživanje ishoda određene hipoteze, za razmišljanje o fizici ili drugim granama znanosti na nov način ili za testiranje granica teorijske hipoteze. Mnogi istaknuti istraživači koristili su misaone eksperimente u svom radu, a misaoni eksperimenti doveli su do vrlo poznatih otkrića u znanostima, poput Einsteinove teorije relativnosti.
Kada netko izvede misaoni eksperiment, granice uma i mašte se testiraju do svojih granica. Često je potrebno obustaviti nevjericu ili napraviti intuitivne skokove, dvije stvari koje se inače ne potiču u znanostima. Sposobnost razmišljanja izvan okvira izvođenjem misaonog eksperimenta može biti kritična za ljude u teorijskim znanostima, jer promiče neobične načine razmišljanja koji se mogu koristiti za pokretanje radikalnih i ponekad iznimno intrigantnih ideja.