Oppiminen ja kognitio liittyvät erottamattomasti toisiinsa, mutta eivät välttämättä keskenään. Oppimisprosessiin kuuluu uuden tiedon kokeminen. Kognitioon kuuluu näiden tietojen omaksuminen ja soveltaminen sopiviin tilanteisiin. Nämä kaksi aivotoimintoa ovat paljon kuin yin-yang-symboli tai painotasapaino, ilman toista puolta, toinen on epätäydellinen. Oppiminen on välttämätöntä kognition ruokkimiseksi, ja kognitiiviset prosessit ovat välttämättömiä sovellettaessa opittuja tietoja aiemmin opittuihin taitoihin sekä tuleviin tilanteisiin.
Oppimisprosessi voidaan havaita lähes kaikissa elävissä olennoissa. Esimerkiksi kesytetty kissa saattaa haluta raapia tiettyä huonekalua. Kissan omistaja voi yrittää estää tämän kiinnittämällä huonekalut ja ruiskuttamalla ne sitrushedelmillä tai katkeralla omenasumulla. Kun kissa lähestyy huonekaluja, hän todennäköisesti haistaa kappaleen. Katkera omena ja sitrushedelmät ovat tuoksuja, joista kissat eivät yleensä pidä, joten kissa oppii nopeasti, että hänen suosikki raapimispaikkansa tuoksuu epämiellyttävältä.
Kun tämä uusi tieto on opittu, kognitio tulee peliin auttamalla kissaa soveltamaan tietoja tuleviin tilanteisiin. Tässä tapauksessa, kun kissa oppii, että huonekalut haisevat epämiellyttävältä, kognitiivinen prosessi saa hänet välttämään huonekalua. Kissa imee tiedon ja käytti sitä hyväkseen. Oppimista ja kognitiota voidaan käyttää myös jatkamaan kuvioita, jotka kissa pitää miellyttävinä. Jos omistaja hieroo raapimispylvästä kissanmintulla, kissa voi käyttää yllä olevaa oppimis- ja kognitioprosessia havaitakseen, että pylvään raapiminen on miellyttävä kokemus.
Joskus yhteys oppimisen ja kognition välillä voi estyä. Tämä näkyy usein ajattelua haastavilla henkilöillä, kuten lukuvammaisilla. Esimerkiksi yksilö voi pystyä oppimaan aakkosten kirjainten äänet, mutta ei voi yhdistää niitä yhteen lukemaan tai kirjoittamaan sanoja. Tässä tapauksessa sairas voi kokea tietoa, mutta ei voi soveltaa sitä kognitiivisten prosessien avulla.
Onneksi oppimisen ja kognition välisen kuilun poistaminen voidaan tehdä erityisillä opetustekniikoilla. Edellä mainitussa tilanteessa opettaja voi valmentaa lukuvammaista yksilöä pienillä sanoilla ja auttaa häntä kuulostamaan jokaisen kirjaimen. Kun opiskelija etenee, hän oppii lukemaan pidempiä ja monimutkaisempia sanoja, ja häntä voidaan lopulta pyytää kirjoittamaan lauseita ja lyhyitä esseitä. Oppiminen ja kognitio ovat lähes aina jokaisessa aivoissa, mutta joskus ne tarvitsevat valmennusta auttaakseen heitä muodostamaan yhteyden.