Mänsklig tillväxt och utveckling sker på många nivåer, och kognitiv utveckling omfattar de processer som en individ upplever när han eller hon utvecklas mentalt och intellektuellt. Synen på kognitiv utveckling under tonåren kan skilja sig åt mellan olika regioner, med vissa regioner som inte ens känner igen en övergångsperiod för tillväxt som kallas tonåren. I diskussionssyfte kommer tonåren att betraktas som perioden mellan ungefär 12 och 18 års ålder. Ett av de primära fokusområdena inom kognitiv utveckling i tonåren är framväxten av abstrakta resonemang: en progression från ett konkret utvecklingsstadium till ett formellt operativt utvecklingsstadium. Andra vägar för kognitiv utveckling inkluderar minskningen av egocentrism och sökandet efter självidentitet.
En av de mest kända teorierna om kognitiv utveckling lades fram av Jean Piaget. Denna barnpsykolog karakteriserade fyra stadier av intellektuell utveckling från barndomen till tonåren. De två sista stadierna, konkreta och formella operationella, handlar om kognitiv utveckling i tonåren. I den konkreta delen av den tidiga tonåren kan barnet tänka i abstrakta termer och ifrågasätta idéer om det som ses och upplevs, medan det tidigare bara tänkte på världen i termer av det som direkt kan upplevas av sinnena. Under det formella operativa skedet – som ungdomar och till och med de vuxna kanske inte når fram till – sträcker sig abstrakta resonemang och fantasi till begrepp och idéer som inte är lätt synliga eller en del av individens gemensamma kunskap, såsom filosofiska frågor.
En annan huvudkomponent i kognitiv utveckling i tonåren är utvecklingen av hur tonåringen ser på sig själv i förhållande till världen. När individer börjar i tonåren bär de ofta med sig barndomens egocentricism. Med andra ord, den tidiga tonåringen är mycket självcentrerad och filtrerar de flesta interaktioner och idéer genom en lins av hur information påverkar honom eller henne personligen. När tonåringen utvecklas till vuxen ålder kan han eller hon genomgå en fullständig förvandling till en världsbild som till stor del tar hänsyn till hur tankar och handlingar påverkar andra. De flesta tonåringar kommer att uppleva en viss rörelse bort från full egocentricism, även om de behåller mycket av denna egenskap.
Samtidig fysisk, psykosocial och emotionell utveckling kommer sannolikt också att påverka stadierna av kognitiv utveckling i tonåren. Hormonella förändringar kan ha en inverkan på hjärnans utveckling, orsaka känslomässiga utbrott och ifrågasättande av traditionella idéer, särskilt om dessa idéer kommer från föräldrar eller andra auktoritetspersoner. När de drar sig ifrån föräldrarnas inflytande vänder sig många ungdomar till kamrater för validering, så ungdomens umgängeskrets kommer ofta att spela en stor roll för att forma idéer och övertygelser. Psykologen Erik Erikson karakteriserade uppväxtstadiet som en instabil period av identitet kontra rollförvirring, där individen prövar nya erfarenheter och antar olika attityder i sökandet efter en självständig och sann vuxenidentitet.