본 연구는 생성형 AI를 활용한 디자인 창작과정에서 상향식 사고와 하향식 사고의 발현 양상을 분석하고, AI의 개입이 디자이너의 사고과정과 창의성에 미치는 영향을 고찰하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해 AI를 활용한 광고영상 제작 사례를 대상으로 사고구술 자료와 디자인 프로세스를 중심으로 분석하였다. 분석 결과, AI는 디자인 사고를 대체하기보다 사고의 발현 방식과 수행 구조를 변화시키는 것으로 나타났다. 하향식 사고는 생성 결과를 평가·선택·수정하는 과정에서 지속적으로 나타났으며, 상향식 사고는 AI가 제시한 결과를 해석하고 새로운 의미를 발견하거나 문제를 재구성하는 과정에서 주로 발현되었다. 특히 이러한 상향식 사고는 서로 다른 개념과 경험을 연결하여 새로운 의미를 형성하는 혼성화적 사고와 밀접한 관련을 보였으며, 이는 AI 시대 창의성을 확장하는 하나의 유효한 사고 방법으로 해석될 수 있다. 따라서 AI 시대의 디자인 교육과 실무에서는 AI 활용 역량뿐 아니라 생성 결과를 비판적으로 해석하고 새로운 의미를 재구성하는 상향식 사고를 의도적으로 활성화할 필요가 있다. 특히 혼성화적 사고는 상향식 사고를 촉진하고 창의성을 확장하는 효과적인 방법론으로 활용될 가능성을 시사하였다.