Kognition omfatter grundlæggende mentale processer som f.eks. sansning, opmærksomhed og perception. Kognition omfatter også komplekse mentale operationer som f.eks. hukommelse, indlæring, sprogbrug, problemløsning, beslutningstagning, ræsonnement og intelligens. Forskere i kognitiv aldring har fundet aldersforskelle i både grundlæggende og kompleks kognition, men graden af disse forskelle afhænger af, hvilket aspekt af kognition der undersøges. Selv om mentale eller kognitive processer styrer adfærd, kan de udledes af observationer af adfærd. Forskere i kognitiv aldring har anvendt forskellige teknikker eller paradigmer til at foretage disse slutninger. Eksperimentelle teknikker anvendes sammen med hypoteser til at undersøge årsagssammenhænge. Differentielle teknikker anvendes til at undersøge individuelle forskelle i kognition og til at se på sammenhænge mellem kognitive processer. Kontekstuelle metoder anvendes til at forstå kognitionens forhold til hverdagsaktiviteter. Ud over tværsnitsundersøgelser måles ændringer inden for deltagerne i longitudinelle design. Der anvendes neurovidenskabelige teknikker til at bestemme forholdet mellem hjernen og kognition.