Ngôn ngữ vừa là công cụ vừa là cái vỏ vật chất của tư duy. Ngôn ngữ và tư duy là một thể thống nhất nhưng không đồng nhất. Sự không đồng nhất giữa ngôn ngữ và tư duy thể hiện ở những phương diện sau:

- Ngôn ngữ tồn tại ở dạng vật chất, còn tư duy thuộc tinh thần. Các đơn vị của ngôn ngữ cảm nhận được bằng các giác quan và có đặc tính vật chất như: cao độ, trường độ... Còn tư duy không cảm nhận được bằng các giác quan như vậy. Tư duy nảy sinh và phụ thuộc vào một hình thức tổ chức vật chất đặc biệt là bộ não nhưng bản thân nó lại có tính tinh thần. Tư duy không có những đặc tính của vật chất như khối lượng, trọng lượng, mùi vị...

- Ngôn ngữ mang tính dân tộc còn tư duy có tính nhân loại. Mọi người trên trái đất đều suy nghĩ theo những quy luật chung nhưng cách thể hiện tư duy bằng ngôn ngữ ở mỗi dân tộc lại khác. Hoạt động của tư duy đòi hỏi phải hợp lý, logic trong khi đó ngôn ngữ lại hoạt động theo thói quen được cộng đồng chấp nhận. Nói cách khác, trong ngôn ngữ cái logic mà không được cộng đồng chấp nhận cũng trở nên không có giá trị nhưng ngược lại, cái phi lôgic mà được cộng đồng chấp nhận thì vẫn dùng được bình thường. Ví dụ, các tổ hợp từ: đẹp dã man, bó tay chấm com, chuyện nhỏ như con thỏ, buôn dưa lê, bữa tiệc hoành tráng... hoặc các thành ngữ: cao chạy xa bay, con ông cháu cha... nghe có vẻ phi logic nhưng vẫn được mọi người dùng và được xã hội chấp nhận. 

- Những đơn vị tư duy cũng không đồng nhất với các đơn vị của ngôn ngữ. Logic học nghiên cứu các quy luật của tư duy, phân biệt giữa các khái niệm, phán đoán, suy lý. Những đơn vị này không trùng với các đơn vị ngôn ngữ như hình vị, từ và câu... Nhiều người đã cô lập một thế song song giữa khái niệm với từ, phán đoán với câu nhưng thực sự không hẳn như vậy. Một khái niệm có thể biểu hiện bằng các từ khác nhau, trong ngôn ngữ khác nhau cũng như trong cùng một ngôn ngữ (hiện tượng từ đa nghĩa, từ đồng nghĩa). Ngược lại một vỏ ngữ âm có thể tương ứng nhiều khái niệm khác nhau (trường hợp từ đồng âm khác nghĩa). Ngoài ra, có những từ không biểu thị khái niệm (thán từ, đại từ, danh từ riêng...). Những câu không biểu thị phán đoán (câu hỏi, câu cầu khiến) và các thành phần của phán đoán cũng không trùng với thành phần câu.

Tóm lại, ngôn ngữ và tư duy thống nhất nhưng không đồng nhất. Chức năng của ngôn ngữ đối với tư duy là thể hiện tư tưởng và trực tiếp tham gia vào việc hình thành tư tưởng.

Nguyên lý ngôn ngữ và tư duy không đồng nhất biểu hiện rõ nhất ở mâu thuẫn giữa sự hạn chế của chất liệu (ngôn ngữ) với yêu cầu biểu đạt (tư duy).