يستكشــف علــم النفــس المعرفــي العمليــات العقليــة المرتبطــة بالحصــول علــى المعلومــات وتنظيمهــا واســتخدامها وإعــادة إنتاجهــا – العمليــات المعرفيــة. وتشــمل هــذه العمليــات الإدراك، والانتبــاه، والذاكــرة، والتعلـم، والخيـال، والـكلام، والتواصـل غيـر اللفظـي، والتفكيـر، والحـالات الواعيـة، والعواطـف، والتحفيـز فـي ســياق النشــاط المعرفــي والعملــي البشــري تطـور علـم النفـس المعرفـي تحـت تأثيـر الاهتمامـات العمليـة مثـل تحسـين التفاعـل بيـن الإنسـان والآلـة (علـم النفــس الهندســي وبيئــة العمــل) ودعــم التعلــم. فــي منتصــف القــرن العشــرين، أدى ظهــور أجهــزة الكمبيوتــر وأعمــال ن. تشومســكي فــي اللغويــات، بالإضافــة إلــى الأبحــاث فــي الإعاقــات المعرفيــة، ونمــو الطفــل، والسـلوك، إلـى ظهـور مجـال جديـد مـن البحـث النفسـي. منـذ أواخـر الثمانينيـات، لقـد كان علم النفـس المعرفي جـزًءا مـن حركـة أوسـع متعـددة التخصصـات تسـمى«العلـم المعرفـي»، ممـا أدى إلـى توسـيع أدواتـه وأهدافـه المنهجيـة. إلـى جانـب تقييـم دقـة وسـرعة حـل المشـكلات، تـم اسـتخدام العديـد مـن التقنيـات الفيزيولوجيـة العصبيــة علــى نطــاق واســع. وفــي وقــت لاحــق، تــم أيضــا إضافــة طــرق مــن البحــوث الكيميائيــة العصبيــة والوراثيــة لا تــزال النمذجــة الحاســوبية للعمليــات العقليــة مهمــة. غال ًبــا مــا تســتخدم الشــبكات العصبيــة الاصطناعيــة لهــذا الغــرض فــي الســنوات الأخيــرة. يركــز الباحثــون علــى تطويــر العمليــات المعرفيــة، والاختلافــات الفرديــة والثقافــات، والتفــاعلات الاجتماعيــة بفضــل التقنيــات الجديــدة لرســم خرائــط الدمــاغ ـلاـيــة الأبعــاد فــي أوائــل القــرن الحــادي والعشــرين، تحســن فهمنــا لتوطيــن الوظائــف العقليــة فــي الدمــاغ بشــكل ملحــوظ. المكونــات الفرديــة للآليــات الفيزيولوجيــة العصبيـة التـي توفـر عمليـات معقـدة مثـل تحديـد الأهـداف، وضبـط النفـس، والانعكاسـات تـم التعـرف علـى الوعــي. وقــد أدى هــذا إلــى وصــف أشــكال متعــددة مــن العمليــات المعرفيــة الموحــدة علــى مــا يبــدو لقــد لعــب اســتخدام التقنيــات الجديــدة، مثــل الواقــع الافتراضــي، دوًرا مهمــا فــي علــم النفــس المعرفــي الحديـث. لا تسـمح هـذه التقنيـات فقـط بخلـق وهـم حـي بالتواجـد فـي بيئـة مكانيـة محـددة، ولكـن أي ًضـا بتنفيـذ سـيناريوهات مختلفـة للأنشـطة العمليـة والتدريـب علـى المهـارات. غال ًبـا مـا ُتسـتخدم الأسـاليب الفيزيولوجيـة النفسـية وتسـجيل حركـة العيـن لتحليـل هـذه السـيناريوهات نظــًرا للطبيعــة متعــددة التخصصــات لمعظــم مشــاكل علــم النفــس المعرفــي، تفقــد الأبحــاث فــي بعــض الأحيـان تركيزهـا النفسـي، ممـا يفسـح المجـال للدراسـات النفسـية العصبيـة والفيزيولوجيـة العصبيـة واللغويـة والحاســوبية والرياضيــة.