Ihmisen kasvu ja kehitys tapahtuu monella tasolla, ja kognitiivinen kehitys kattaa prosessit, joita yksilö kokee kehittyessään henkisesti ja älyllisesti. Näkemykset kognitiivisesta kehityksestä nuoruudessa voivat vaihdella alueittain, ja jotkut alueet eivät edes tunnista murrosikäistä kasvukautta, jota kutsutaan murrosiäksi. Keskustelua varten murrosikä katsotaan karkeasti 12–18 vuoden ikäiseksi. Yksi nuoruusiän kognitiivisen kehityksen tärkeimmistä painopistealueista on abstraktin päättelyn nousu: siirtyminen konkreettisesta kehitysvaiheesta muodolliseen toimintavaiheeseen. Muita kognitiivisen kehityksen polkuja ovat egosentrismin väheneminen ja itsetunnon etsiminen.
Jean Piaget esitti yhden tunnetuimmista kognitiivisen kehityksen teorioista. Tämä lapsipsykologi luonnehti neljä henkisen kehityksen vaihetta lapsuudesta nuoruuteen. Kaksi viimeistä vaihetta, konkreettista ja muodollista toimintaa, koskevat kognitiivista kehitystä murrosiässä. Varhaisnuoruuden konkreettisessa osassa lapsi voi ajatella abstraktisti ja kyseenalaistaa näkemyksiään ja näkemyksiään, kun taas ennen hän ajatteli maailmaa vain sen perusteella, mitä aistit voivat suoraan kokea. Muodollisessa toimintavaiheessa – johon nuoret ja jopa aikuiset eivät lopulta pääse – abstrakti päättely ja mielikuvitus ulottuvat käsitteisiin ja ideoihin, jotka eivät ole helposti nähtävissä tai osa yksilön yleistä tietämystä, kuten filosofisiin kysymyksiin.
Toinen kognitiivisen kehityksen pääkomponentti teini -iässä on kehitys siitä, miten nuori näkee itsensä suhteessa maailmaan. Kun ihmiset alkavat murrosiässä, he kantavat usein mukanaan lapsuuden itsekeskeisyyttä. Toisin sanoen varhaisnuori on erittäin itsekeskeinen ja suodattaa useimmat vuorovaikutukset ja ideat linssin läpi siitä, miten tieto vaikuttaa häneen henkilökohtaisesti. Nuoren edetessä aikuisuuteen hän voisi muuttua täysin maailmankuvaksi, joka ottaa suurelta osin huomioon ajatusten ja tekojen vaikutuksen muihin. Useimmat nuoret kokevat jonkin verran siirtymistä pois täydestä itsekeskeisyydestä, vaikka he säilyttäisivät suuren osan tästä piirteestä.
Samanaikainen fyysinen, psykososiaalinen ja emotionaalinen kehitys vaikuttaa todennäköisesti myös kognitiivisen kehityksen vaiheisiin nuoruudessa. Hormonaaliset muutokset voivat vaikuttaa aivojen kehitykseen, aiheuttaa tunnepurkauksia ja kyseenalaistaa perinteisiä ideoita, varsinkin jos nämä ajatukset ovat peräisin vanhemmilta tai muilta auktoriteeteilta. Kun he vetäytyvät pois vanhempien vaikutuksesta, monet nuoret kääntyvät vertaistukien puoleen validointia varten, joten nuorten sosiaalisella ympyrällä on usein suuri rooli ideoiden ja vakaumusten muokkaamisessa. Psykologi Erik Erikson luonnehti nuoruuden kehitysvaihetta epävakaaksi identiteetin ja roolin sekaannuksen ajanjaksoksi, jolloin yksilö kokeilee uusia kokemuksia ja omaksuu erilaisia asenteita etsiessään itsenäistä ja todellista aikuisen identiteettiä.