Kognition omfattar grundläggande mentala processer som förnimmelse, uppmärksamhet och perception. Kognition omfattar också komplexa mentala operationer som minne, inlärning, språkanvändning, problemlösning, beslutsfattande, resonemang och intelligens. Forskare inom kognitivt åldrande har funnit åldersskillnader i både grundläggande och komplex kognition, men graden av dessa skillnader beror på vilken aspekt av kognitionen som undersöks. Mentala eller kognitiva processer styr visserligen beteendet, men de kan härledas från observationer av beteendet. Forskare inom kognitivt åldrande har använt olika tekniker eller paradigm för att göra dessa slutsatser. Experimentella tekniker används tillsammans med hypoteser för att undersöka orsakssamband. Differentiella tekniker används för att studera individuella skillnader i kognition och för att söka efter samband mellan kognitiva processer. Kontextuella metoder används för att förstå förhållandet mellan kognition och vardagliga aktiviteter. Förutom tvärsnittsstudier mäts förändringar inom deltagarna i longitudinella studier. Neurovetenskapliga tekniker används för att fastställa förhållandet mellan hjärnan och kognition.