Kognitivni razvoj je spreminjajoči se proces razmišljanja, učenja in dojemanja, ko se otrok razvija od otroštva do odraslosti. Ko se spoznanje razvija, otroci gradijo na predhodnih izkušnjah in jim pomagajo razumeti svet okoli sebe. Raziskovalci na področjih nevroznanosti in psihologije nenehno iščejo boljše razumevanje povezav med genetiko, razvojem možganov in okoljskimi dejavniki ter kako ti medsebojno delujejo med kognitivnim razvojem. Eden od pionirjev pri preučevanju kognitivnih procesov v otroštvu je bil Jean Piaget. Čeprav so nekatera njegova dela izgubila naklonjenost, je veliko tega, kar je odkril, še vedno splošno sprejeto.
Pedagogi že dolgo uporabljajo Piagetovo kognitivno teorijo za izboljšanje učnih izkušenj v otroštvu. Zavedanje o stopnjah kognitivnega razvoja učiteljem pomaga ustvariti učne ure, primerne za določene starostne skupine, in izboljša možnost razumevanja učencev. Jezik in matematična kognicija se spreminjata, ko se otroci razvijajo. Poznavanje tega, kako otroci razmišljajo in razmišljajo o matematičnih konceptih in jeziku, ko odraščajo, je bil ključni dejavnik pri razvoju šolskega učnega načrta. Ko raziskave napredujejo, so nova odkritja na področju kognitivnega razvoja vključena v razrede izobraževanja učiteljev.
Za majhne otroke je odkrivanje med igro ključnega pomena pri razvoju družbenih in kognitivnih procesov. Otroci med igro razvijajo spretnosti reševanja problemov, sposobnost načrtovanja in osnovno matematično razmišljanje. Oblikujejo občutek zase v svetu, ko manipulirajo z igračami in predmeti med igro. Poleg igranja z igračami raziskovalci preučujejo povezave med igro pretvarjanja in razvojem kognitivnih veščin na višji ravni, kot je abstraktno mišljenje. Skozi igro pretvarjanja otroci razmišljajo na transformativne, simbolične in čustvene načine, kar lahko aktivira več področij možganov.
Psihologi in nevroznanstveniki še naprej poskušajo odgovoriti na vprašanja o tem, kako se kognicija in možgani razvijajo od rojstva do odraslosti. Način razmišljanja in učenja otrok v različnih starostih se nenehno spreminja. Ko se srečajo z novimi koncepti ali predmeti, se kognicija spremeni, da te nove stvari prilagodi njihovemu dojemanju sveta. Sistemi klasifikacije, sposobnosti sklepanja in strategije reševanja problemov se med kognitivnim razvojem spreminjajo. Kako se to zgodi, je v središču raziskav kognitivnega razvoja.
Razmerje med kognitivnimi motnjami in težavami pri razvoju možganov je vedno večje področje preučevanja. Učne težave, motnja pomanjkanja pozornosti in hiperaktivnost (ADHD) in motnja avtističnega spektra so le nekatera stanja, povezana s težavami kognitivnega razvoja. Za kognitivne motnje so značilne dolgotrajne težave z učenjem in spominom. Težave s sposobnostmi sklepanja in reševanja problemov ne vplivajo le na akademska, temveč tudi na družbena in vedenjska področja. Natančni vzroki kognitivnih motenj niso popolnoma razumljeni.