As frases em questão estão sintaticamente corretas.

Na expressão em apreço estão presentes dois verbos cuja regência predominante é:

Lembrar

1 - Transitivo direto – rege CD - «O sócio lembrou os tempos áureos do clube.»
2 - Trans. direto e indireto – rege Cd e C.preposicional, introduzido pela preposição a – «O João lembrou ao amigo os bons tempos de outrora.»
3 – Pronominal reflexo: CDpron e CPrepos. introduzido pela preposição de - «Lembro-me de que os tempos eram difíceis.»

Pensar

1 - Transitivo direto – CD constituído por uma oração «Penso que estás em perigo.»; «Penso ser importante fazer o trabalho.»
2 – Trans. indireto – C. Prepos.
a)    introduzido por em - «Penso numa (em uma) forma de resolver o problema.»
b)    introduzido por sobre «Preciso de pensar sobre o assunto.»

Do ponto de vista sintático, diremos que a regência dos dois verbos está correta:

a) O verbo lembrar ocorre como pronominal sendo completado mediante um CD (me) e um comp. preposicional constituído por uma frase completiva (de que pensava…) «Lembro-me de que pensava…»
b) O verbo pensar ocorre com um complemento preposicional introduzido pela prep. em «Pensava numa coisa.»

A estrutura frásica resulta mais complexa uma vez que o complemento preposicional do verbo pensar está numa posição de destaque, no início da frase. Essa deslocação implica, ou exige, a introdução do pronome relativo «o/a qual» antecedido pela preposição em (na qual) que serve de CPrep. ao verbo pensar: («pensava numa coisa» ou «coisa na qual pensava». De estruturas próximas da que está em apreço diz-se na Gramática da Língua Portuguesa de Maria Helena Mateus e outras que se trata da «Reconstrução de uma estrutura clivada-Q». As autoras ilustram com o exemplo: «É do filho da Maria que ela gosta.» pág. 690.

Poderemos, pois, dizer que se trata de uma expressão correta do ponto de vista sintático.

O exemplo «coisa em que me lembro de que pensava» é semelhante ao anterior, mas com recurso ao pronome relativo «que» em vez de «a qual». O recurso a «o/a qual» em vez de «que», em algumas construções, facilita a interpretação, visto que o vocábulo «que» pode, além de pronome, ocorrer como conjunção completiva, tornando a mensagem menos clara. Exemplifica-se com uma citação da Gramática do Português de Eduardo Raposo e outros:

«os vossos filhos não acreditam que podem ser amigos dos Zés Pimpões, que têm muito a ensinar-lhes.» página 2092

A opção poderá ser tão-somente por questões de eufonia. Não diria que há um erro de eufonia em «coisa em que me lembro de que pensava», mas prefiro «coisa na qual me lembro de que pensava».

O exemplo «coisa na qual me lembro que pensava», no qual se verifica a queda, muito frequente, diga-se, da preposição «de» exigida pela regência do verbo «lembrar», ilustra um fenómeno que ocorre frequentemente e que é conhecido pelo nome de queísmo.

Poderemos concluir que os exemplos apresentados estão corretos, podendo a opção por uma ou outra estrutura depender da preferência do autor.