Le matériel sensoriel est également proposé aux enfants à partir de 3 ans, tout comme le matériel de vie pratique. Toutefois, afin qu’ils puissent développer leurs compétences à travers la manipulation de ce matériel, il est nécessaire que les enfants soient déjà posés, dans une attitude de réflexion.
Par exemple, les premières manipulations proposées aux enfants sont les emboîtements cylindriques. Il s’agit d’associer un cylindre à son emboîtement. L’objectif est de faire une mise en paire et non d’essayer toutes les possibilités.
Le matériel sensoriel vise à organiser les différentes perceptions des enfants, et, ainsi, à les aider à mieux se repérer dans leur environnement.
La manipulation du matériel permet de faire des discriminations visuelles, auditives, olfactives, tactiles, gustatives.
Les enfants distinguent, précisent, généralisent, en mettant en paires (par exemple, les sons identiques), en faisant des gradations (par exemple, les couleurs, du plus foncé au plus claire), en acquérant des concepts (par exemple, lisse/rugueux).
La manipulation permet ainsi de développer les capacités intellectuelles des enfants car, comme écrivait Maria Montessori : « Les sens sont les organes de préhension des images du monde, nécessaires à l’intelligence. »