Cognitie omvat basale mentale processen zoals gewaarwording, aandacht en waarneming. Cognitie omvat ook complexe mentale operaties zoals geheugen, leren, taalgebruik, problemen oplossen, beslissingen nemen, redeneren en intelligentie. Onderzoekers van cognitieve veroudering hebben leeftijdsverschillen gevonden in zowel basis- als complexe cognitie, maar de mate van deze verschillen hangt af van welk aspect van cognitie wordt onderzocht. Hoewel mentale of cognitieve processen het gedrag sturen, worden ze afgeleid uit observaties van gedrag. Onderzoekers van cognitieve veroudering hebben verschillende technieken of paradigma’s gebruikt om deze afleidingen te maken. Experimentele technieken worden gebruikt met hypothesen om causale verbanden te onderzoeken. Differentiële technieken worden gebruikt om individuele verschillen in cognitie te bestuderen en om te zoeken naar relaties tussen cognitieve processen. Contextuele benaderingen worden gebruikt om de relatie tussen cognitie en dagelijkse activiteiten te begrijpen. Naast cross-sectionele studies wordt verandering gemeten binnen deelnemers in longitudinale ontwerpen. Neurowetenschappelijke technieken worden gebruikt om de relatie tussen de hersenen en cognitie te bepalen.