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二元论者认为精神（心灵）与物质（肉体）不同。一部分二元论者认为，物质与精神是两种弥漫于所有实体中的“东西”；另一部分二元论者则认为，只有理智的人类思维需要额外的（精神性的）东西。笛卡儿（René Descartes）最广为人知的是阐释了理性主义二元论立场，对他而言，这种立场从怀疑一切开始：
那么我认为，所见一切皆虚。我认为，记忆空无虚幻。我没有任何感觉。肉体、形状、外延、运动及地点都是假象。那么，什么为真呢？也许只有万物皆空这一事实！
笛卡儿的结论是，唯一无法被怀疑的就是怀疑本身。毕竟，即使是怀疑他在怀疑，也仍属于怀疑的范畴。怀疑是一种思考的行为。因此，思考证实了怀疑者的存在。由此引出：Cogito ergo sum——我思故我在。
进一步，他从这一系列推理论证中得出意义深远的结论：他认为，可思考的实体，即心灵，是非物质的，不占空间的，不可分割的，因此必是永存不朽的。只有理性的人类拥有这种可思考的、不朽的灵魂。他相信，心灵位于大脑中的松果体，并且心灵与肉体互动。缺少理性灵魂的动物终有一死，犹如机器，尽管这类机器或许也能感受与表达情绪。
古往今来，许多二元论者将这种假设进一步延伸，认为所有实体中都存在精神性与物质性的“东西”，或称为意识的某些方面。
对于笛卡儿的追随者而言，最大的问题在于，如果心灵与肉体是本质上截然不同的两种物质或性质，那么心灵与肉体是交互的吗？某种心灵状态，例如悲伤，是如何引起一种物理状态的？反过来，肉体的物理变化，例如吃药引起的生理变化，能否导致意识变化？此外，什么是“自我”？它来自肉体还是心灵？
松果体发出的精神射线让小机器人具备自我意识