Tương tự như Seymour Papert, Alan Perlis và Marvin Minsky trước đây, Jeannette Wing hình dung tư duy tính toán như là 1 phần thiết yếu trong giáo dục của mỗi đứa trẻ[8]. Tuy nhiên, việc tích hợp tư duy tính toán vào chương trình giảng dạy K-12 và giáo dục khoa học máy tính đã gặp phải một số thách thức bao gồm thống nhất về định nghĩa của tư duy tính toán[16][17], cách đánh giá sự phát triển của trẻ em về lĩnh vực này[4], và làm thế nào để phân biệt nó với các loại "tư duy" khác như tư duy hệ thống, tư duy thiết kế và tư duy kỹ thuật[4]. Hiện nay, tư duy tính toán được định nghĩa rộng rãi là một tập hợp các kỹ năng nhận thức và các quá trình giải quyết vấn đề bao gồm các đặc điểm sau[17][18] (có thể có nhiều hơn các đặc điểm dưới đây)

• Sử dụng những thứ trừu tượng và các mẫu nhận diện để thể hiện vấn đề theo những cách mới và khác nhau
• Tổ chức và phân tích dữ liệu một cách hợp lý
• Mổ xẻ vấn đề thành các phần nhỏ
• Tiếp cận vấn đề bằng cách sử dụng các kỹ thuật tư duy lập trình như các thao tác lặp, biểu diễn tượng trưng một cách logic
• Cải cách vấn đề thành một loạt các bước được sắp xếp (tư duy thuật toán)
• Xác định, phân tích và thực hiện các giải pháp khả thi với mục tiêu để đạt được sự kết hợp hiệu quả và hiệu quả nhất giữa các bước thực hiện và nguồn lực
• Tổng quát hóa quá trình giải quyết vấn đề này cho nhiều vấn đề khác nhau

Tư duy tính toán tích hợp hiện tại vào chương trình giảng dạy K-12 có hai dạng: trong các lớp khoa học máy tính trực tiếp hoặc thông qua việc sử dụng và đo lường các kỹ thuật tư duy tính toán trong các môn học khác. Các giáo viên trong các lớp học tập trung vào Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học (STEM) bao gồm tư duy tính toán, cho phép học sinh thực hành các kỹ năng giải quyết vấn đề như thử và sai[19]. Valerie Barr và Chris Stephenson đã mô tả các kiểu tư duy tính toán giữa các ngành trong bài báo ACM Inroads năm 2011[16]. Tuy nhiên, Conrad Wolfram đã lập luận rằng tư duy tính toán nên được dạy như một môn học riêng biệt.[20]