从20世纪开始，空间能力就在心理测量学里被大量研究了，不过到现在都还没有一个确定的结论，不同学者的描述和研究都不太一样。Lohman 觉得空间想象力、空间方向以及空间关系是空间能力最基本的三个方面。Michael 他们依据以前很多的研究，把空间认知能力总结成两种，就是空间想象力和空间定向能力。虽然对于空间能力大家没有完全一致的看法，但是都公认空间能力至少有两个非常关键的部分：空间想象力和空间方向。所以能看出，空间想象力是空间能力很重要的一部分，也是主要的类型。空间想象力作为空间能力里最重要的部分，也是研究人员特别关注的。但对于空间想象力，也还没有一个统一的定义。从心理学的角度来讲，空间想象力就是人对自己脑袋里形成的空间样子进行处理、改变，然后创造出新的想法和形象的能力。

McGee 认为空间想象力包含在心里把东西旋转，还有对二维或者三维的物体进行拆分、组合以及变形的能力。何小亚把空间想象能力归到形象思维能力里了，他说空间想象力就是能够正确分析并且利用图形给出的特点和关系的能力。刘丹提到空间想象力在脑袋里会经历加工和创新这两个阶段。在加工阶段，林崇德说中学生的空间想象能力包括对平面图形和立体图形的运动、变化以及位置关系的认识，还有数和形结合起来，用几何的方法解释代数问题等等。在这个阶段，得依靠一些基本的材料。到了创新阶段，人对脑袋里已经有的样子进行改变，创造出全新形象的这个过程就叫想象，对空间的样子进行重新组合，产生新的形象。

李燕杰他们指出空间想象能力就是“对于客观事物的空间形式，像形状、结构、度量以及位置关系，还有它们的符号表示进行想象和再造想象的能力”。虽然各个学者专家说得不太一样，但是从以前的研究观点能知道，空间想象力主要表现为“再造想象”和“创造想象”这两种能力，数学里的空间想象力主要是再造能力这方面。再造想象就是在脑袋里出现已经存在的、别人知道但是自己从来没有感受过的事物的样子。而数学再造想象就是根据数学的语言描述或者数学图像的示意，在脑袋里形成对应的新形象的过程，学生在学习数学的时候，数学想象基本上就是这种数学再造想象。