Luovuus ja kognitio ovat vuorovaikutuksessa, jotta yksilö voi käyttää tietoa uusilla ja eri tavoilla. Ne liittyvät toisiinsa siinä, että luovien ajatteluprosessien avulla ajattelija voi keskittyä erilaisiin elementteihin tilanteessa ja yhdistää nämä ominaisuudet ainutlaatuiseksi. Kognitio vaatii ajattelijan ymmärtämään stimulaation ja käsittelemään ja järjestämään havaitsemansa. Mitä yksilöllisempi ja epätavallisempi tulos, sitä luovemman henkilön sanotaan olevan.
Keskittymisen määrittäminen edustaa kognition ensisijaista tehtävää. Luovilla ihmisillä on taipumus keskittyä enemmän asioihin ja kiinnittää huomiota niiden ainutlaatuisiin tai erilaisiin piirteisiin. Ensisijainen kognitiivinen tehtävä on suodattaa tiedot niin, että yksilö voi reagoida tilanteeseen asianmukaisesti. Luovan henkilön suodatin on usein laajempi, jolloin voidaan käsitellä enemmän tietoa, ja huomion valintaperusteet perustuvat usein johonkin muuhun kuin pragmatismiin. Esimerkiksi pragmaatikko saattaa keskittyä ravintoravintolan ainesosiin, mutta luova henkilö voi keskittyä yleiseen esitykseen ja sen vaikutukseen asiakassuhteisiin.
Luovuuden ja kognition taustalla olevien prosessien tutkimus keskittyy usein havaintoon. Erittäin luovat ihmiset näyttävät ymmärtävän asiat eri tavalla, erityisesti omilla aloillaan. Taiteilijat näkevät kulmat ja värit, joita muut usein kaipaavat, ja muusikot keskittyvät ääniin, joita muut eivät pidä. Luovien ihmisten kognitiiviset testit viittaavat siihen, että luovat aivot on kytketty keskittymään ainutlaatuisiin elementteihin, jotka johtavat luovuuteen usein liittyviin yksilöllisiin näkökulmiin.
Enemmän ja erilaisten yksityiskohtien havaitsemisen lisäksi luovat ihmiset muodostavat usein epätavallisia assosiaatioita asioiden ja ideoiden välille. Tämän takana oleva kognitiivinen prosessi on hermoyhteysreittien muodostuminen, joiden avulla henkilö voi nopeasti yhdistää ajatuksia ja ideoita. Luovilla aivoilla voi olla enemmän yhdistämisreittejä tai epätavallisesti langallisia, verrattuna käytännöllisempiin aivoihin. Taiteilija voi kuvata abstrakteja ideoita väreillä, tai kirjailija voi ajatella tusinaa eri sanaa yksinkertaiselle ajatukselle. Aivojen kehittyessä luovuus ja kognitio toimivat yhdessä auttaakseen yksilöä muodostamaan omia ajatuksiaan maailmasta ja siitä, miten asiat toimivat.
Lisätiedot ja ainutlaatuiset näkökulmat johtavat usein luoviin ratkaisuihin ongelmiin. Kognitio kuluttaa usein ongelmanratkaisutehtäviä. Aivot tunnistavat, että tilanteeseen on puututtava, arvioi saatavilla olevaa tietoa, kerää tarvittaessa lisätietoja ja syntetisoi ne ehdotetuksi ratkaisuksi. Luovasti ajatella näitä ongelmia tarkoittaa kerätä enemmän tai eri tietoja ja/tai yhdistää epätavallisella tavalla olemassa oleviin strategioihin. Hyvin sekoitettu luovuus ja kognitio johtavat usein uusiin keksintöihin, ideoihin tai lähestymistapoihin ongelmien ratkaisemiseksi.