La teoría cognitiva se enfoca en el estudio de procesos mentales como la percepción, memoria, atención, lenguaje, razonamiento y resolución de problemas. Los procesos mentales forman una estructura cognitiva organizada de conocimientos que permite asimilar nueva información. La psicología cognitiva de las matemáticas examina cómo los estudiantes desarrollan definiciones matemáticas a través de las fases de equilibrio, desequilibrio y reequilibrio cognitivo.