Kritiskās domāšanas pētījumi ir plašs apzīmējums, ko var attiecināt uz jebkuru situāciju vai informāciju noteiktā scenārijā. Vairākas šajos pētījumos esošās apakškategorijas ietver konceptualizāciju, pielietojumu un analīzi, kā arī informācijas sintēzi vai novērtēšanu. Dažos gadījumos kritiskās domāšanas pētījumos var izmantot visas šīs metodes vai tikai dažas, atkarībā no scenārija. Turklāt ne visiem indivīdiem ir atbilstošas prasmes vai apmācība, lai veiktu noteiktus pētījumus, izmantojot kritisko domāšanu. Ir daudz pētījumu, kas definē šāda veida prasmes un daudz ko citu, lai saprastu, kā var izmantot kritisko domāšanu.
Informācijas konceptualizācija kritiskās domāšanas pētījumos parasti attiecas uz konkrētu ideju radīšanu vai attīstību. Tas nenozīmē, ka kāds nāk klajā ar pilnīgi jaunu domāšanas virzienu vai tīri oriģinālu domu; tas vienkārši nozīmē, ka viņš vai viņa apkopo iepriekšējo informāciju mērķtiecīgā domā. Nākamais solis pēc konceptualizācijas ir pielietošana, kas nozīmē, ka, ja nepieciešams, cilvēks savas domas īsteno darbībā. Atkal, ne visas konceptualizētās domas nonāk faktiskā lietošanā; šo pētījumu piemērošanas fāzē pāriet tikai doma vai pētījumi, kuriem nepieciešama darbība.
Analīze un sintēze kritiskās domāšanas studijās arī ir saistītas, līdzīgi kā informācijas konceptualizācija un pielietošana. Analīze vienkārši attiecas uz datu vai informācijas izpēti, ko iepriekš sagatavojusi cita puse. Daudzu dažādu ideju vai domu izpētīšana var palīdzēt iegūt lielus datus un samazināt tos līdz pamatformai vai vissvarīgākajām daļām. Lai sintezētu datus, tie tiek ievietoti grupās vai pārkārtoti lielas datu kopas, kurām, iespējams, nav iepriekšējas organizācijas. Atkal, saikne starp šiem diviem jēdzieniem kritiskās domāšanas pētījumos rodas, kad indivīdam ir jāanalizē informācija un pēc tam jāsintezē tā noderīgā ziņojumā vai pētījumā.
Informācijas izvērtēšana bieži ir saistīta ar cita veida kritiskās domāšanas pētījumiem. Kad indivīds izveido ziņojumus — vai nu ar konceptualizāciju un piemērošanu, vai analīzi un sintēzi — var būt nepieciešams galīgais novērtējums. Šim novērtējumam var būt gandrīz jebkurš iemesls vai mērķis, un tas ir balstīts uz informāciju vai papildu datiem, kas atklāti kritiskās domāšanas studiju procesā. Dažos gadījumos datu novērtējums var nākt no ārēja avota, kas var apstiprināt informāciju. Ieteikumi no ārējiem avotiem var palīdzēt nostiprināt gala ziņojumu vai sniegt norādījumus par to, kā izveidot labākus kritiskās domāšanas pētījumus turpmākai lietošanai.