W teorii gramatyki transformacyjnej zdania można przedstawić na dwa sposoby: strukturę głęboką i powierzchniową. Głęboka struktura odnosi się do podstawowego znaczenia zdania, tak jak jest ono reprezentowane i rozumiane w mózgu. Służy jako kontrapunkt dla struktury powierzchniowej, która jest rzeczywistą pisemną lub ustną formą zdania. Koncepcja ta została stworzona przez Noama Chomsky’ego w jego książce z 1957 roku, Syntactic Structures, która sformułowała teorię gramatyki transformacyjnej. Zgodnie z tą teorią, ludzie wykorzystują transformacje, rodzaj procesu poznawczego, aby odwzorować strukturalne relacje między referencjami zdania rozumianymi w językowych obszarach mózgu a rzeczywistą treścią zdania, które jest widziane lub słyszane.
Koncepcja głębokiej struktury zakłada, że informacje związane z każdym składnikiem zdania, takie jak jego tematy i predykaty, są skodyfikowane w abstrakcyjne fragmenty wewnątrz mózgu. Zdania różniące się strukturą powierzchniową, takie jak „Chłopiec kopnął piłkę” i „Piłka została kopnięta przez chłopca”, mogą mieć tę samą głęboką strukturę. Powodem tego jest to, że części składowe każdego zdania są powiązane w mózgu w ten sam sposób, dzięki czemu ludzie mogą rozumieć zdania jako semantycznie równoważne, nawet jeśli są one różne składniowo. W przypadku niejednoznacznych zdań, takich jak „Widziałem, jak prowadził człowieka”, z tylko jedną strukturą powierzchni, można stworzyć wiele interpretacji strukturalnych, przestawiając elementy składowe, takie jak „Widziałem człowieka prowadzącego” lub „Widziałem człowieka który normalnie jeździ”.
Głęboka struktura, jak opisał Chomsky, podlegała pewnym regułom, które są wrodzone w ludzkim mózgu. Obejmują one reguły transformacyjne służące do wyprowadzania znaczenia struktury powierzchniowej zdania, takie jak dodawanie dorozumianego obiektu do zdania: polecenie „Po prostu jedź!” staje się instrukcją „Prowadź samochód”, na przykład poprzez zasadę dodawania. Poprzez inne przekształcenia głęboka struktura myśli jest przekształcana w poprawne gramatycznie zdania, które mogą być zrozumiane przez słuchacza lub czytelnika. Te zasady, podobnie jak zdolność do utrzymywania abstrakcyjnych idei w mózgu, są zgodnie z teorią wrodzoną, więc nie trzeba uczyć ludzi kodowania języka w kategoriach głębokiej struktury; jest to proces, który zachodzi automatycznie. Chociaż pojęcie struktur pozostaje ważne w językoznawstwie, większość językoznawców nie wierzy już, że głęboka struktura jest jedynym sposobem, w jaki ludzie czerpią znaczenie z języka.