Tujuan dari kajian ini adalah untuk mengungkap konsep dan prinsip penalaran dalam operasi bilangan berbasis kepekaan bilangan (Number Snese). Kajian ini merupakan telaah pustaka terhadap tiga sumber utama, yaitu buku karya Fosnot & Dolk (2001a, 2001b) dan NCTM (2000). Hasil dari kajian ini mengungkapkan bahwa operasi bilangan berbasis Number Sense merupakan akumulasi dari pemahaman konseptual siswa tentang bilangan (meliputi makna dan nilai bilangan, simbolisasi bilangan, hubungan antar bilangan, dan sistem bilangan) dan operasi bilangan (meliputi memahami makna dari suatu operasi bilangan dan dampaknya serta keterkaitan antar operasi bilangan) yang terwujud pada munculnya keterampilan berhitung secara luwes dengan mengaplikasikan berbagai strategi berhitung yang kreatif, efektif dan efisien berdasarkan penalaran yang logis, termasuk di dalamnya adalah keterampilan melakukan penaksiran perhitungan. Selain itu, melakukan operasi matematika dengan Number Sense bukan berarti menerapkan suatu prosedur berhitung yang baku melainkan adanya proses berpikir yang kreatif dalam memilih berbagai strategi berpikir yang relevan dengan memperhatikan karakteristik dari masalah yang dihadapi. Dengan ini, untuk mengembangkan Number Sense siswa, mereka tidak cukup dengan memiliki pemahaman konseptual tentang bilangan dan operasi bilangan akan tetapi mereka perlu mengembangkan berbagai strategi berpikir (mental model of calculation), memahami karakteristik dari strategi berpikir tersebut, dan mengaplikasikannya sesuai dengan karakteristik masalah yang dihadapinya.