Ljudski rast i razvoj odvija se na više razina, a kognitivni razvoj obuhvaća procese koje pojedinac doživljava dok se mentalno i intelektualno razvija. Pogledi na kognitivni razvoj u adolescenciji mogu se razlikovati po regijama, a neke regije čak ne prepoznaju prijelazno razdoblje rasta koje se naziva adolescencija. Za potrebe rasprave, adolescencija će se smatrati razdobljem između otprilike 12. i 18. godine života. Jedno od primarnih žarišnih područja u kognitivnom razvoju u adolescenciji je uspon apstraktnog razmišljanja: progresija od konkretne faze razvoja do formalne operativne faze razvoja. Drugi putevi kognitivnog razvoja uključuju smanjenje egocentrizma i potragu za samoidentitetom.
Jednu od najpoznatijih teorija kognitivnog razvoja iznio je Jean Piaget. Ovaj dječji psiholog okarakterizirao je četiri stupnja intelektualnog razvoja od djetinjstva do adolescencije. Posljednje dvije faze, konkretna i formalno-operativna, tiču se kognitivnog razvoja u adolescenciji. U konkretnom dijelu rane adolescencije dijete može razmišljati apstraktnim pojmovima i preispitivati ideje o onome što se vidi i doživljava, dok je prije mislilo na svijet samo u smislu onoga što se izravno moglo doživjeti osjetilima. Tijekom formalne operativne faze — koju adolescenti, pa čak i odrasli možda na kraju ne dosegnu — apstraktno razmišljanje i mašta proširuju se na koncepte i ideje koji nisu odmah vidljivi ili dio općeg znanja pojedinca, kao što su filozofska pitanja.
Druga glavna komponenta kognitivnog razvoja u adolescenciji je evolucija načina na koji adolescent gleda na sebe u odnosu na svijet. Kada pojedinci započnu adolescenciju, često nose sa sobom egocentrizam djetinjstva. Drugim riječima, rani adolescent vrlo je egocentričan i filtrira većinu interakcija i ideja kroz leću o tome kako informacije utječu na njega ili nju osobno. Kako adolescent napreduje u odraslu dob, on ili ona mogu doživjeti potpunu transformaciju u svjetonazor koji u velikoj mjeri uzima u obzir utjecaj misli i djela na druge. Većina adolescenata će doživjeti neki odmak od punog egocentrizma, čak i ako zadrže veći dio ove osobine.
Istodobni fizički, psihosocijalni i emocionalni razvoj također će vjerojatno utjecati na faze kognitivnog razvoja u adolescenciji. Hormonske promjene mogu utjecati na razvoj mozga, uzrokujući emocionalne izljeve i preispitivanje tradicionalnih ideja, osobito ako te ideje dolaze od roditelja ili drugih autoriteta. Kako se udaljavaju od roditeljskog utjecaja, mnogi se adolescenti obraćaju vršnjacima za provjeru, tako da će društveni krug adolescenata često igrati veliku ulogu u oblikovanju ideja i uvjerenja. Psiholog Erik Erikson okarakterizirao je razvojnu fazu adolescencije kao nestabilno razdoblje identiteta u odnosu na zbrku uloga, gdje pojedinac pokušava nova iskustva i zauzima različite stavove u potrazi za neovisnim i pravim identitetom odrasle osobe.