Logic hình thức còn được biết đến trong toán học như là logic ký hiệu là ngành khoa học nằm trong miền giao thoa giữa toán học và triết học tự nhiên. Logic hình thức sử dụng ký hiệu hình thức và các phép toán đại số cùng với các nguyên tắc nhất định về giá trị chân lý để nhằm xác định tính đúng đắn của các lập luận. Tất cả các suy luận logic đều dựa trên mệnh đề. Mệnh đề là một phát biểu có thể đúng hoặc sai. Trong Ví dụ trên, tính đúng sai của mệnh đề được xác định tương đối dễ dàng. Tuy vậy, trong thực tế tồn tại một số mệnh đề mà tính đúng sai của nó không dễ dàng xác định được. Mệnh đề như thế được gọi là mệnh đề phức hợp. Một mệnh đề phức hợp là mệnh đề chứa một hay nhiều mệnh đề đơn giản. Mệnh đề phức hợp có thể tạo thành bằng cách thêm từ không vào mệnh đề đơn hay nối 2 mệnh đề đơn bằng các liên từ như và, hoặc, nếu... thì..., chỉ nếu, và nếu và chỉ nếu. Để xem xét rằng một mệnh đề phức hợp đúng hay sai ta phải xem xét cách mà các mệnh đề được liên kết. Tùy thuộc vào cách mà các mệnh đề được liên kết, mệnh đề phức hợp có thể có dạng: phủ định, hội, tuyển, kéo theo (hoặc điều kiện). Phủ định của mệnh đề được biểu diễn bởi ký hiệu ~. Phủ định thường được cấu thành bằng cách thêm liên từ không. Ví dụ, với mệnh đề "p: trời đang mưa." Phủ định sẽ là "~p: trời không đang mưa." Nếu trời đang mưa, mệnh đề p là đúng và ~p là sai. Tương tự, nếu trời không mưa, p là sai và ~p là đúng. Mệnh đề và phủ định của nó bao giờ cũng có giá trị chân lý trái ngược nhau: một mệnh đề là đúng thì mệnh đề kia phải sai. Bởi vì tính chân lý của phủ định luôn phụ thuộc vào chân lý của mệnh đề gốc, do đó phủ định được phân loại như mệnh đề phức hợp. Một mệnh đề hội bao gồm 2 hay nhiều mệnh đề được liên kết bằng từ và. Để biểu diễn liên từ và, người ta dùng ký hiệu ∧. Khi các mệnh đề được liên kết bằng từ hoặc/hay, ta có mệnh đề dạng tuyển. Mệnh đề dạng tuyển được kỳ hiệu bởi dấu ∨. Giá trị chân lý của một mệnh đề là một phân loại mệnh đề đúng hoặc sai, ký hiệu bằng T(đúng) hoặc F(sai). Để thuận tiện cho việc xác định một mệnh đề phức hợp là đúng hoặc sai, người ta thường dùng bảng giá trị chân lý. Bảng giá trị chân lý liệt kê tất cả các tổ hợp có thể có của từng mệnh đề đơn cùng với giá trị chân lý của chúng cũng như của mệnh đề phức hợp. Sử dụng bảng giá trị chân lý ta có thể xác định được lập luận đúng hay sai. Mệnh đề phủ định là phát biểu phủ nhận hoặc ngược lại với mệnh đề ban đầu. Do đó, nếu mệnh đề p là đúng thì phủ định ~p là sai. Ngược nếu p sai thì ~p là đúng. Ta có bảng giá trị chân lý cho mệnh đề phủ định ~p như sau: Phép hội kết nối hai mệnh đề bằng từ "và". Để mệnh đề hội p ∧ q đúng, các mệnh đề p và q phải đúng. Do p và q có 2 khả năng giá trị chân lý (T hay F) do đó bảng giá trị chân lý có 4 hàng với chỉ duy nhất 1 hàng có p và q cùng đúng thì mới cho mệnh đề hội đúng. Phép tuyển kết hợp hai mệnh đề bằng từ "hay/hoặc". Để mệnh đề tuyển là đúng thì có ít nhất mệnh đề cấu thành phải đúng. Mệnh đề tuyển chỉ sai khi cả hai mệnh đề cấu thành đều sai. Hai biểu thức tương đương là hai biểu thức ký tự có các giá trị chân lý trùng nhau trong mọi trường hợp. Ta dùng ký hiệu p ≡ q để biểu đạt 2 biểu thức tương đương và được đọc là "p tương đương với q" hoặc "p và q tương đương". Vậy, (p ≡ q) có nghĩa là, p và q luôn có cùng một giá trị chân lý. Ta xem xét mệnh đề sau: Mệnh đề phức hợp trên được tạo thành từ mệnh đề p: "chiếc xe mới". Ta xây dựng bảng giá trị chân lý cho biểu thức ~(~p) và so sánh giá trị của nó với giá trị ban đầu p. Vì chỉ có 1 ký tự nên ta cần 21=2 hàng. Ta thấy rằng trong mọi trường hợp p và ~(~p) có cùng giá trị chân lý. Vậy, p ≡ ~(~p)