Kognityvinis vystymasis yra kintantis mąstymo, mokymosi ir suvokimo procesas vaikui vystantis nuo kūdikystės iki pilnametystės. Tobulėjant pažinimui, vaikai remiasi ankstesne patirtimi, naudodamiesi ja, kad suprastų juos supantį pasaulį. Neurologijos ir psichologijos sričių mokslininkai nuolat siekia geriau suprasti genetikos, smegenų vystymosi ir aplinkos veiksnių sąsajas ir jų sąveiką pažinimo vystymosi metu. Vienas iš vaikystės pažinimo procesų tyrimo pradininkų buvo Jeanas Piaget. Nors kai kurie jo darbai nukrito iš palankumo, daugelis to, ką jis atrado, vis dar yra plačiai pripažinti.
Pedagogai jau seniai naudojo Piaget kognityvinę teoriją, kad pagerintų vaikystės mokymosi patirtį. Suvokimas apie pažinimo raidos etapus padeda mokytojams kurti pamokas, tinkamas konkrečioms amžiaus grupėms, ir gerina mokinių supratimo galimybę. Vaikams vystantis keičiasi kalba ir matematinis pažinimas. Žinojimas, kaip vaikai augdami samprotauja ir mąsto apie matematines sąvokas ir kalbą, buvo pagrindinis veiksnys kuriant mokyklos mokymo programą. Tobulėjant tyrimams, nauji pažinimo raidos atradimai įtraukiami į mokytojų rengimo pamokas.
Mažiems vaikams atradimas žaidimo metu yra gyvybiškai svarbus tiek socialinių, tiek pažintinių procesų vystymuisi. Žaisdami vaikai lavina problemų sprendimo įgūdžius, gebėjimą planuoti, ugdo pagrindinį matematinį mąstymą. Žaidimo metu manipuliuodami žaislais ir daiktais jie formuoja savęs jausmą pasaulyje. Be žaidimo su žaislais, mokslininkai tiria ryšį tarp apsimestinio žaidimo ir aukštesnio lygio pažinimo įgūdžių, tokių kaip abstraktus mąstymas, ugdymo. Apsimetimo žaidimais vaikai mąsto transformuojančiais, simboliniais ir emociniais būdais, kurie gali suaktyvinti daugiau smegenų sričių.
Psichologai ir neurologai ir toliau bando atsakyti į klausimus apie tai, kaip pažinimas ir smegenys vystosi nuo gimimo iki pilnametystės. Tai, kaip vaikai samprotauja ir mokosi įvairaus amžiaus, nuolat keičiasi. Kai jie susiduria su naujomis sąvokomis ar objektais, pažinimas keičiasi, kad pritaikytų šiuos naujus dalykus jų pasaulio suvokimui. Kognityvinio vystymosi metu keičiasi klasifikavimo sistemos, mąstymo gebėjimai ir problemų sprendimo strategijos. Kaip tai vyksta, yra kognityvinio vystymosi tyrimų dėmesys.
Ryšys tarp pažinimo sutrikimų ir smegenų vystymosi problemų yra vis didėjanti studijų sritis. Mokymosi sutrikimai, dėmesio stokos ir hiperaktyvumo sutrikimas (ADHD) ir autizmo spektro sutrikimas yra tik keletas su kognityvinio vystymosi problemomis susijusių sąlygų. Kognityviniams sutrikimams būdingi ilgalaikiai mokymosi ir atminties sunkumai. Problemos, susijusios su samprotavimo gebėjimais ir problemų sprendimo įgūdžiais, paliečia ne tik akademines, bet ir socialines bei elgesio sritis. Tikslios pažinimo sutrikimų priežastys nėra visiškai suprantamos.