Pour William Ruhlmann d'AllMusic, la chanson est « frénétiquement dansante[2] ». Eric Henderson de Slant Magazine dit que « les accords de piano rivalisent avec l'introduction de Borderline [de Madonna] dans la pop innocente des années 80 ». Selon Kenneth Partridge du magazine Billboard, c'est une « chanson pop gluante et exagérée »[3]. Il ajoute qu'elle a « un bruit sourd programmé entraînant, des coups orchestraux vivants, une guitare funky et une voix de strawberry daïquiri[4] ».
When I Think of You entre à la soixantième place du Billboard Hot 100 le tandis que Nasty quitte le Top 10[5]. La chanson devient numéro un pendant deux semaines le 11 octobre et cumule un total de 19 semaines dans le hit-parade[6]. Michael Jackson et elle sont les premiers artistes solo membres d'une même famille à avoir été numéro un dans le Hot 100[7]. La chanson est certifiée disque d'or le par la Recording Industry Association of America (RIAA) pour la vente de 500 000 exemplaires[8]. Elle termine en 32e place du classement annuel américain pour l'année 1986[9].
Au Canada, la chanson entre à la 82e place du classement RPM le [10]. Elle arrive finalement en sixième position le 1er novembre[11]. Elle termine à la 58e place du classement annuel canadien[12]. Aux Pays-Bas, When I Think of You atteint la troisième place du hit-parade et reste neuf semaines dans le Top 40[13]. Elle atteint également le Top 10 en Belgique (Flandre)[14], Irlande[15] et Royaume-Uni[16].
On y voit Janet Jackson et des figurants danser dans différents quartiers d'une ville. Deux des neveux de Janet Jackson, TJ et Taryll Jackson, alors âgé de 8 ans et 11 ans, apparaissent dans le clip. La critique jugea celui-ci comme une réussite[17].