Creșterea și dezvoltarea umană au loc la mai multe niveluri, iar dezvoltarea cognitivă cuprinde procesele pe care un individ le experimentează pe măsură ce se dezvoltă mental și intelectual. Opiniile asupra dezvoltării cognitive în adolescență pot diferi în funcție de regiune, unele regiuni nici măcar nu recunosc o perioadă de tranziție de creștere numită adolescență. În scopul discuției, adolescența va fi considerată perioada cuprinsă între aproximativ 12 și 18 ani. Unul dintre domeniile focale principale ale dezvoltării cognitive în adolescență este creșterea raționamentului abstract: o progresie de la o etapă concretă de dezvoltare la o etapă operațională formală de dezvoltare. Alte căi de dezvoltare cognitivă includ diminuarea egocentrismului și căutarea identității de sine.
Una dintre cele mai renumite teorii ale dezvoltării cognitive a fost prezentată de Jean Piaget. Acest psiholog copil a caracterizat patru etape de dezvoltare intelectuală din copilărie până la adolescență. Ultimele două etape, concrete și operaționale formale, privesc dezvoltarea cognitivă în adolescență. În partea concretă a adolescenței timpurii, copilul poate gândi în termeni abstracti și poate pune la îndoială idei despre ceea ce este văzut și experimentat, în timp ce înainte el sau ea se gândea la lume doar în termeni a ceea ce ar putea fi experimentat direct de simțuri. În timpul etapei operaționale formale – la care adolescenții și chiar și adulții ar putea să nu ajungă în cele din urmă – raționamentul abstract și imaginația se extinde la concepte și idei care nu sunt ușor vizibile sau fac parte din cunoștințele comune ale individului, cum ar fi întrebările filozofice.
O altă componentă principală a dezvoltării cognitive în adolescență este evoluția modului în care adolescentul se vede pe sine însuși în relație cu lumea. Când indivizii încep adolescența, adesea poartă cu ei egocentrismul copilăriei. Cu alte cuvinte, adolescentul timpuriu este foarte egocentric și filtrează majoritatea interacțiunilor și ideilor prin prisma modului în care informațiile îl afectează personal. Pe măsură ce adolescentul ajunge la maturitate, el sau ea ar putea suferi o transformare completă într-o viziune asupra lumii care ia în considerare în mare măsură impactul gândurilor și acțiunilor asupra celorlalți. Majoritatea adolescenților vor experimenta o anumită mișcare de la egocentrismul deplin, chiar dacă păstrează o mare parte din această trăsătură.
Dezvoltarea fizică, psihosocială și emoțională concomitentă va influența, de asemenea, etapele dezvoltării cognitive în adolescență. Modificările hormonale pot avea un impact asupra dezvoltării creierului, provocând izbucniri emoționale și punerea sub semnul întrebării a ideilor tradiționale, mai ales dacă acele idei provin de la părinți sau alte figuri de autoritate. Pe măsură ce se îndepărtează de influența parentală, mulți adolescenți apelează la colegi pentru validare, astfel încât cercul social al adolescentului va juca adesea un rol important în modelarea ideilor și convingerilor. Psihologul Erik Erikson a caracterizat etapa de dezvoltare a adolescenței ca o perioadă instabilă de identitate vs. confuzie de rol, în care individul încearcă noi experiențe și își asumă atitudini diferite în căutarea unei identități adulte independente și adevărate.