格兰丁清晰地解释过自己的思维方式：“像我这样的视觉思考者，通过收集大量具体的视觉图像，在大脑中归类成不同的‘概念’图片文件夹。这里面的一个文件夹标注着‘狗’，里面有大量的大脑图像反映着不同类型的狗，而所有这些图像形成了‘狗’的概念。一个孤独症谱系个体的大脑里可能有大量这样的文件夹，每个对应不同的概念。孤独症谱系个体……从下而上，从具体到抽象的思维模式。他们需要看大量不同类型的狗才能最终在意识中建立起‘狗’的概念，普通人群的思维通常……是自上而下的，或者说由抽象到具体。他们会先形成一个概念，然后加入具体的细节。他们首先有一个‘狗’的概念，明白狗大体的样子是什么，然后看到各种各样的狗，把它们的细节添加进入。”
许多孤独症孩子有一个令家长头疼的表现是他在有需求时几乎无法等待，很快就会陷入狂躁情绪。7岁男孩强强（化名）在诊室中第一次打翻电脑屏幕，就是因为他想要糖果的时候，贾美香医生要求他等一会儿。洛娜·温的解释是，孤独症孩子难以理解未来终将变成当前，所有抽象概念必须变成具体的东西。对于这些孩子，他们必须有一个视觉时刻表。
在DSM-V对孤独症具体症状描述的一项重要调整是增加了感知觉的诊断标准。美国一些学者的研究报告指出，在他们调查的孤独症儿童中，无论年龄或智商水平如何，有90%的个体对2～3项的感知觉刺激存在异常反应。这可以用于解释许多孤独症孩子的异常行为。
埃伦·诺特波姆（Ellen Notbohm）在《孤独症孩子希望你知道的十件事》中描述自己的儿子布莱斯：“虽然他基本保持着温顺和缓的状态，但随时都有可能爆发，进入另一种暴躁的困境状态，会撕扯头发，乱抓乱挠，抛砸物品。我的孩子会用双手捂住自己的耳朵，从生理上将自己隔绝在各种课堂活动和游戏活动之外;他会不合时宜地放声大笑;他穿衣服只因为我们要求他穿，而似乎不会像普通人那样体验到寒冷，或者疼痛。”“你的大脑完全有能力同时筛选过滤成千上万个感觉信息的输入（你所看到的、听到的、嗅到的等等），而他却不能。这种信息拥堵发生在大脑的干路上，它所激起的烦躁相当于一天24小时永远拥堵的交通路段带给人们的恼怒。缺乏足够的表达手段，需求和欲望无法得到满足，其结果不可避免地就是恼怒和沮丧。”
对于那些视觉过于敏感的孩子来说，明亮的光线和物体、反光的表面、视野中物品的数量太多、物体运动速度太快或者运动速度不规则……这些都可能倒是他们视觉感知上的失真与混乱。天宝·格兰丁回忆自己儿时：“有时候我坐在车里视觉受到刺激，看着繁忙的交通，我唯一能摆脱紧张状态的方式就是以头撞玻璃窗，要多猛有多猛。”
觉也过度敏感。如果背景声音太多，格兰丁就会听不到别人的指令，因为她无法从背景噪声中区分出对面人说的话。小时候，别人耳朵里的空调嗡嗡声，是她不堪忍受的重负，能让她“发疯”。吸尘器和割草机的声音都让她猝不及防，学校铃声给她的感觉就像牙钻钻到牙齿，汽车快速驶过的声音像是能触发脑子里的什么东西。无法言表的感觉让她“不得不做出反应”。她说，很多时候，“我的反应就是自我伤害，不是以头撞墙就是掐自己，这样做能以某种奇怪的方式把我拉回到现实里来”。
一些触觉过度敏感的孩子有“触觉防御”。埃伦·诺特波姆的儿子布莱斯曾在所有可能的情况下都要全天候地穿着一件生日礼服;对极个别的人，他才肯半推半就（脸朝向一边）接受拥抱。对于这些孩子来说，服装上的标签、纽扣、拉链、弹力袖口或者脖领，以及各种此类衣服上的装饰物件、拥抱、理发、洗头、刷牙和剪指甲都可能令他们无法忍受，激烈反抗。另一些孩子的触觉敏感度则存在不足。他们非常渴望被接触的感觉，当他们累或者烦躁的时候，无法感觉到脚和地板的接触，或者无法感知到他们坐在教室的椅子上，所以他们在椅子上蹦来蹦去以达到感觉输入的效果，并获得安全感。嗅觉敏感也是常见问题，一些普通人无动于衷的气味可能对孤独症儿童来说也是一种痛苦的刺激。