Участвуя вместе с мышлением в процессе научного творчества, воображение выполняет в нём специфическую функцию, отличную от той, которую выполняет в нём мышление. Специфическая роль воображения заключается в том, что оно преобразует образное, наглядное содержание проблемы и этим содействует её разрешению. И только поскольку творчество, открытие нового совершается благодаря преобразованию наглядно-образного содержания, оно может быть отнесено за счёт воображения. В реальном мыслительном процессе в единстве с понятием в той или иной мере, в той или иной форме участвует и наглядный образ. Но образное содержание восприятия и представление памяти, воспроизводящее это содержание, иногда не даёт достаточных опорных точек для разрешения встающей перед мышлением проблемы. Иногда нужно преобразовать наглядное содержание для того, чтобы продвинуть разрешение проблемы; тогда воображение вступает в свои права.
Очень рельефно эта роль воображения выступает в экспериментальном исследовании. Экспериментатор, задумывая постановку опыта, должен, исходя из своих теоретических гипотез и учитывая уже установленные законы данной научной области, вообразить, представить себе такую непосредственно не данную ситуацию, которая, удовлетворяя всем этим условиям, дала бы возможность проверить исходную гипотезу. Это построение конкретной ситуации эксперимента в представлении экспериментатора, предваряющем эксперимент, является актом воображения, оперирующего в научном исследовании. «Эксперимент без фантазии или фантазия, не опирающаяся на эксперимент, достигнут лишь немного, — писал такой мастер эксперимента, как Э. Редзерфорд, положивший начало экспериментальному расщеплению атомного ядра, — действительный прогресс имеет своим предположением амальгамацию обеих сил».
Необходимое для преобразования действительности и творческой деятельности воображение в процессе этой творческой деятельности и формировалось. Развитие воображения совершалось по мере того, как создавались всё более совершенные продукты воображения. В процессе создания поэзии, изобразительного искусства, музыки и их развития формировались и развивались всё новые, более высокие и совершенные формы изображения. В великих творениях народного творчества, в былинах, сагах, в народном эпосе, в произведениях поэтов и художников — в «Илиаде» и «Одиссее», в «Песне о Роланде», «Слове о полку Игореве» — воображение не только проявлялось, но и формировалось. Создание великих произведений искусства, учивших людей по-новому видеть мир, открывало новое поле для деятельности воображения.
Не в меньшей мере, но лишь в других формах формируется воображение в процессе научного творчества. Раскрываемая наукой бесконечность в большом и малом, в мирах и атомах, в неисчислимом многообразии конкретных форм и их единстве, в непрерывном движении и изменении, даёт для развития воображения в своём роде не меньше, чем может дать и самое богатое воображение художника.
Наконец, воображение формируется в практической деятельности — особенно в революционные эпохи, когда практическая деятельность людей ломает установившиеся нормы и рутинные представления, революционизируя мир.