Kognitiivne protsess on sõna, mida me kasutame selliste vaimsete tegevuste kohta nagu nägemine, tähelepanu pööramine, meeldejätmine ja probleemide lahendamine. Kognitiivse protsessi uurimine on kognitiivsete protsesside uurimine, mis võtavad vastu, edastavad ja töötlevad informatsiooni. Need protsessid toimivad igal ärkveloleku hetkel ning on osa meie isiksusest, intelligentsusest ja sellest, kuidas me sotsiaalselt suhtleme. Nende mõistmine on suures osas ka inimeseks olemise mõistmise mõistmine. Nende bioloogiline asukoht on ajus ning psühhiaatrias ja neuroteaduses peetakse neid mõnikord meelega seotuks.

Kuidas kognitiivsete protsesside kohta teada saada? Introspektsioon ehk meie teadlikkus sellest, mida me kuulates, rääkides ja mäletades teeme, annab meile võimaluse neid protsesse mõista, kuid see ei saa kõike öelda, peamiselt seetõttu, et introspektsioonil on peamine puudus: see kasutab kognitiivseid protsesse samade kognitiivsete protsesside uurimiseks. Teine probleem kognitiivsete protsesside uurimisel on see, et kognitiivsed protsessid on privaatsed, varjatud ja palja silmaga jälgimatud. Ometi ei seata nende olemasolu kahtluse alla ja neid uuritakse teaduslikult kaudsete tõendite põhjal, just nagu nähtamatuid üksusi (näiteks subatomaarsed osakesed või mustad augud kosmoses). Vaatlustsükli ja hüpoteeside sõnastamise kaudu on välja töötatud teooriad, mis kujundavad ja muudavad meie arusaama ajust ja meelest .

Enne 1960. aastaid domineeris psühholoogias biheiviorism, lähenemisviis, mis rõhutas õppimisteooriat ja tingimist kui vahendeid keskkonnaga kohanemiseks ning delegeeris vaadeldamatute isiklike kogemuste uurimise. Biheiviorism nägi inimest enamasti passiivse, tühja organismina, mida kujundab tema keskkond.

Alates 1960. aastatest on meie arusaam tunnetusest ja kognitiivsetest protsessidest olnud plahvatuslikult arenenud. 1960. aastad tõid kaasa uusi teooriaid taju, tähelepanu, mälu, keele ja probleemide lahendamise valdkonnas ning selle kohta, kuidas need kognitiivsed protsessid mõjutavad meie jälgitavat käitumist, näiteks depressioon . Need uued teooriad on sellest ajast alates kujutanud inimesi intelligentsete organismidena, kellel on rikkalikud ja ulatuslikud vaimsed ressursid, mida nad kasutavad teabe aktiivseks ja valikuliseks töötlemiseks, et keskkonnaga suhelda. Keskkond jäi oluliseks, kuid ei olnud enam seletuse allikas. Selle asemel sai sellest teabeallikas. Keskkonnas olev teave oli oluline ainult niivõrd, kuivõrd inimorganism seda valis, kodeeris, salvestas ja sellega opereeris. Kognitiivne psühholoogia uurib kognitiivseid protsesse nagu taju, tähelepanu, ajutine ja püsiv meeldejätmine, keele mõistmine, meeldejätmine ja loomine, kontseptuaalne õppimine ja arutluskäik, probleemide lahendamine, deduktiivne arutluskäik ning motoorsete oskuste õppimine ja automatiseerimine. Arvestades kognitiivsete protsesside kõikjalolemist meie inimidentiteedis, uuritakse neid paljude lähenemisviiside abil. Neuroloogia ja psühhiaatria, aga ka filosoofia, antropoloogia ja arvutiteadus on vaid mõned näited.

21. sajandi kognitiivteadus on suures osas multidistsiplinaarne valdkond ning aju uurimine, kasutades pidevalt arenevat neurokuvamis- ja neurouuringute tehnoloogiat, on võimaldanud teadlastel lisada meie arusaama vaimsetest protsessidest olulist füsioloogilist teavet. Kognitiivsete protsesside uurimisega seotud ajupiirkondade, ajufunktsioonide ja ajuorganisatsiooni uurimine on tänapäeval tavaline ning kognitiivse ja neurokognitiivse teaduse peamiseks väljakutseks on selliste selgitavate teooriate väljatöötamine, mis integreerivad neurokognitiivseid, keskkonnaalaseid, neurofüsioloogilisi, neuroorganisatsioonilisi, neurogeneetilisi ja neuroarengulisi tegureid.