사고는 매우 광범위한 용어로, 넓게 정의하면 인지가 곧 사고(思考)이며 좁은 의미로는 추리, 판단 및 문제해결이다. 추리(reasoning)는 특정 목표를 지향하는 사고로 일정한 전환 규칙에 맞추어 기억 속에 있는 정보를 적절하게 사용하는 사고과정이다. 추리에는 연역적 추리, 귀납적 추리 및 평가적 추리가 있다.
연역적 추리는 일반적인 진술로부터 특수한 사례를 이끌어 내는 추론방식인데 대상을 구성 성분으로 나누는 분석과 특정 속성을 더 넓은 범주에 종속시키는 추상과정이 있으며 삼단논법이 그 예이다. 귀납적 추리는 어떤 특수한 사례로부터 일반적 규칙을 유도해 내는 과정으로 적고 불충분한 자료에서 가설을 정립한다. 그리고 평가적 추리는 어떤 규범에 비추어 행동이나 생각이나 행위의 정당성을 추리하는 사고이다.
문제해결은 실제적으로 진행되는 대표적인 사고이다. 우리가 직면하는 문제는 규칙에 의해 지배되고 이 규칙에 따라 사고의 방향이 결정된다. 이 규칙을 발견하고 문제를 해결하기 위하여 문제를 표상하고 개념을 조작한다. 이때 개념의 표상방식은 언어적일 수도 있고 비언어적인 시각적 표상이 될 수도 있다. 언어적 표상으로 문제를 해결하는 예는 어휘 유추 문제에서 쉽게 알 수 있다. '꽃병 : 꽃 =지갑 : ( )'와 같은 유추 문제를 풀기 위해 꽃병과 꽃의 의미적 관계를 표상하면 언어적 표상을 만들어 내게 된다.