Pembelajaran dan kognisi saling terkait erat, tetapi tidak selalu dapat dipertukarkan. Proses belajar termasuk mengalami informasi baru. Kognisi melibatkan menyerap informasi itu dan menerapkannya pada situasi yang tepat. Kedua fungsi otak ini sangat mirip dengan simbol yin-yang atau keseimbangan berat, tanpa satu sisi, yang lain tidak lengkap. Belajar diperlukan untuk memberi makan kognisi, dan proses kognitif sangat penting untuk menerapkan informasi yang dipelajari untuk keterampilan yang dipelajari sebelumnya, serta untuk situasi masa depan.
Proses belajar dapat diamati pada hampir semua makhluk hidup. Seekor kucing peliharaan, misalnya, mungkin suka menggaruk perabot tertentu. Pemilik kucing dapat mencoba mencegahnya dengan memperbaiki perabotan dan menyemprotnya dengan semprotan jeruk atau apel pahit. Saat kucing mendekati furnitur, kemungkinan besar dia akan mengendus potongan itu. Apel dan jeruk pahit adalah aroma yang biasanya tidak disukai kucing, sehingga kucing akan segera mengetahui bahwa tempat menggaruk favoritnya berbau tidak sedap.
Setelah informasi baru ini dipelajari, kognisi ikut bermain dengan membantu kucing menerapkan informasi tersebut ke situasi masa depan. Dalam hal ini, ketika kucing mengetahui bahwa furnitur berbau tidak sedap, proses kognitif akan menyebabkannya menghindari furnitur tersebut. Kucing menyerap informasi dan menggunakannya untuk keuntungannya. Belajar dan kognisi juga dapat digunakan untuk melanjutkan pola yang menurut kucing menyenangkan. Jika pemiliknya menggosok tiang garukan dengan catnip, kucing dapat menggunakan proses pembelajaran dan kognisi di atas untuk mengetahui bahwa menggaruk tiang adalah pengalaman yang menyenangkan.
Terkadang, hubungan antara pembelajaran dan kognisi mungkin terhalang. Hal ini sering terlihat pada individu dengan kesulitan berpikir, seperti mereka yang memiliki keterbatasan membaca. Misalnya, seseorang mungkin dapat mempelajari bunyi huruf-huruf alfabet, tetapi tidak dapat merangkainya untuk membaca atau menulis kata. Dalam hal ini, penderita dapat mengalami informasi tetapi tidak dapat menerapkannya dengan menggunakan proses kognitif.
Untungnya, menjembatani kesenjangan antara pembelajaran dan kognisi dapat dilakukan dengan teknik pengajaran tertentu. Dalam situasi di atas, seorang guru mungkin melatih individu yang tidak dapat membaca melalui serangkaian kata-kata kecil, membantunya mengucapkan setiap huruf. Seiring kemajuan siswa, dia akan belajar membaca kata-kata yang lebih panjang dan lebih rumit, dan pada akhirnya mungkin diminta untuk menulis kalimat dan esai pendek. Pembelajaran dan kognisi hampir selalu ada di setiap otak, tetapi terkadang perlu beberapa pelatihan untuk membantu mereka terhubung.