Kognitiivne mudel on katse luua, tavaliselt arvutis, protsess, mis simuleerib inimeste mõtteviisi. Mõnel juhul saab selle kavandada eesmärgiga saada rohkem teavet andmetöötluse kohta. Enamikul juhtudel on eesmärk siiski saada rohkem teavet selle kohta, kuidas inimmõistus töötab ja kuidas ravida mõtteprotsessiga seotud meditsiinilisi ja psühholoogilisi seisundeid.
Kognitiivne mudel põhineb tunnetusel, uuringul, kuidas loomad õpivad ja töötlevad teavet ning seejärel otsustavad tegevuste üle. Enamikul juhtudel hõlmab see inimeste uurimist, osaliselt ilmselge omakasu huvides ja osaliselt seetõttu, et inimestel näivad olevat kõigist loomadest kõige arenenumad tunnetusoskused. Kognitsioonuuringute üks põhiprobleeme on kontrast kognitiivsete oskuste vahel, mis näivad olevat sündides paigas, ja nende oskuste vahel, mis arenevad välja õppeprotsessi, näiteks keele kaudu.
Kognitsiooni uurimine arvutite abil näitab mõningaid peamisi erinevusi inimaju ja arvuti vahel. Arvuti suudab teavet töödelda palju kiiremini kui inimene, kuid suudab täita ainult määratletud ülesandeid. Inimese aju suudab teavet töödelda ja seejärel teha otsuseid või hinnanguid.
Kognitiivset mudelit kasutav teadlane üritab seda inimprotsessi arvutis simuleerida. Tegelikult püüab teadlane vastata ühele kahest küsimusest. Kas arvutit saab kavandada nii, et see töötleks teavet ja langetaks keerukamaid otsuseid? Ja kas seda, kuidas aju töötab, saab taandada loogiliseks süsteemiks, mida saab meile arusaadaval viisil uuesti luua?
Kognitiivne mudel töötab vastupidiselt tehisintellekti uuringu teisele elemendile, kognitiivsele arhitektuurile. Kognitiivne mudel püüab taasluua, kuidas aju saab täita teatud ülesandeid, nagu õppimine või otsuste tegemine. Kognitiivne arhitektuur püüab taastada aju üldist struktuuri ja toimimist ning piiranguid, mida see igale kognitiivsele mudelile seab.
Kognitiivsetel mudelitel on mõned kasutusviisid, mis ei ole otseselt ajuga seotud. Näiteks võib mudel simuleerida teabe liikumist kogu organisatsioonis ja seda, kuidas see organisatsioon tervikuna otsuseid teeb. Organisatsiooni struktuuri sellisel viisil simuleerimine võib avastada viise, kuidas seda tõhusamalt või produktiivsemalt toimima panna.