Wzrost i rozwój człowieka odbywa się na wielu poziomach, a rozwój poznawczy obejmuje procesy, których doświadcza jednostka w miarę rozwoju umysłowego i intelektualnego. Poglądy na rozwój poznawczy w okresie dojrzewania mogą różnić się w zależności od regionu, a niektóre regiony nie rozpoznają nawet przejściowego okresu wzrostu zwanego adolescencją. Na potrzeby dyskusji za okres dojrzewania będzie uważany okres między około 12 a 18 rokiem życia. Jednym z głównych obszarów, na których skupia się rozwój poznawczy w okresie dojrzewania, jest powstanie rozumowania abstrakcyjnego: przejście od konkretnego etapu rozwoju do formalnego operacyjnego etapu rozwoju. Inne ścieżki rozwoju poznawczego to osłabienie egocentryzmu i poszukiwanie tożsamości.
Jedną z najbardziej znanych teorii rozwoju poznawczego przedstawił Jean Piaget. Ten psycholog dziecięcy scharakteryzował cztery etapy rozwoju intelektualnego od dzieciństwa do dorastania. Ostatnie dwa etapy, konkretny i formalny operacyjny, dotyczą rozwoju poznawczego w okresie dojrzewania. W konkretnej części wczesnego okresu dojrzewania dziecko może myśleć abstrakcyjnie i kwestionować wyobrażenia o tym, co widzi i doświadcza, podczas gdy wcześniej myślało o świecie tylko w kategoriach tego, co mogło być bezpośrednio doświadczane przez zmysły. Na formalnym etapie operacyjnym — do którego młodzież, a nawet dorośli mogą w końcu nie dotrzeć — abstrakcyjne rozumowanie i wyobraźnia rozciąga się na pojęcia i idee, które nie są łatwo widoczne lub są częścią powszechnej wiedzy jednostki, takie jak pytania filozoficzne.
Innym głównym składnikiem rozwoju poznawczego w okresie dojrzewania jest ewolucja tego, jak nastolatek postrzega siebie w odniesieniu do świata. Kiedy jednostki zaczynają dojrzewać, często niosą ze sobą egocentryzm dzieciństwa. Innymi słowy, młody nastolatek jest bardzo egocentryczny i filtruje większość interakcji i pomysłów przez pryzmat tego, jak informacje wpływają na niego osobiście. W miarę jak nastolatek osiąga dorosłość, może przejść pełną transformację w światopogląd, który w dużej mierze uwzględnia wpływ myśli i działań na innych. Większość nastolatków doświadczy pewnego odejścia od pełnego egocentryzmu, nawet jeśli zachowają znaczną część tej cechy.
Jednoczesny rozwój fizyczny, psychospołeczny i emocjonalny prawdopodobnie również wpłynie na etapy rozwoju poznawczego w okresie dojrzewania. Zmiany hormonalne mogą mieć wpływ na rozwój mózgu, powodując wybuchy emocji i kwestionowanie tradycyjnych pomysłów, szczególnie jeśli te pomysły pochodzą od rodziców lub innych autorytetów. Oddalając się od wpływu rodziców, wielu nastolatków zwraca się do rówieśników o potwierdzenie, więc krąg społeczny nastolatka często odgrywa dużą rolę w kształtowaniu idei i przekonań. Psycholog Erik Erikson scharakteryzował etap dojrzewania jako niestabilny okres pomieszania tożsamości i ról, w którym jednostka próbuje nowych doświadczeń i przyjmuje różne postawy w poszukiwaniu niezależnej i prawdziwej tożsamości dorosłej.