Изменения мышления, интеллекта и памяти довольно отчетливы, хотя и не всегда проявляются при психологическом тестировании. В некоторых типах ЛСД-переживаний мысленные процессы ускоряются, в других — замедляются. Логическое и абстрактное мышление возможно, но на передний план выступает мышление алогичное, подобное сновидческому, со свободной ассоциацией визуальных образов. Время от времени оно может вести к неожиданному упрощению и разрешению определенных проблем, что не слишком отличается от вдохновения артиста или творческого озарения ученого. Такая фундаментальная интуитивная проницательность иногда может удивительным образом интегрировать информацию из совершенно разных областей. Однако часто наблюдается и искаженное восприятие событий, их иллюзорная интерпретация в виде мании преследования, мании величия или бреда отношений (Человек, одержимый какой-либо манией или бредом отношений, пытается интерпретировать случайные события или нейтральные замечания как имеющие глубокое значение и прямое отношение к себе.). Во всяком случае, не следует доверять практическим суждениям или серьезности решений, принятых под влиянием ЛСД.

Исследование во время сеансов интеллекта и памяти при помощи стандартных психологических тестов обычно обнаруживает некоторые отклонения от нормы. Однако интерпретировать эти результаты трудно: пока что неясно, являются ли они следствием регрессии интеллектуальных функций к более раннему уровню развития, следствием интоксикации мозга или утраты интереса испытуемого и отсутствия мотивации в результате поглощенности необычными внутренними переживаниями.

Что касается памяти о самом ЛСД-переживании, то остается, как правило, более или менее ясное воспоминание обо всем, что было отчетливо воспринято и пережито во время сеанса. Амнезия возникает довольно редко, если не использовались высокие дозы или же если переживавшийся материал не был чрезмерно эмоционально заряжен. Иногда ЛСД-переживание может оказаться настолько сложным, что испытуемый не в состоянии различить все его стороны даже во время сеанса. В этом случае запоминается общая атмосфера, а не отдельные детали.