الخريطة المعرفية هي تمثيل ذهني لتخطيط البيئة. وهي تسمح للكائن الحي بالتنقل، واتخاذ الطرق المختصرة، وتخطيط المسارات حتى عندما لا تكون الوجهة مرئية في الوقت الحالي.

قدّم إدوارد تولمان هذا المفهوم بعد أن لاحظ أن الفئران في المتاهة تبدو وكأنها تتعلم البنية المكانية العامة بدلاً من تسلسل ثابت من المنعطفات. فعندما يُسدّ مسار مألوف، غالباً ما تختار الحيوانات بديلاً مناسباً، مما يشير إلى امتلاكها ما يشبه الخريطة. أما عند البشر، فتُسهم الخرائط المعرفية في توجيههم داخل المباني والمدن والبيئات الافتراضية. وهي تُبنى من مصادر متعددة، منها الاستكشاف المباشر، والمعالم، والتصميم الهندسي، والمعلومات الرمزية مثل أسماء الشوارع أو الخرائط.

يُعدّ الحصين أساسيًا لرسم الخرائط الذهنية لدى الثدييات. تنشط خلايا تحديد المواقع عندما يكون الحيوان في مواقع محددة، بينما تُشفّر خلايا أخرى اتجاه الرأس وحدود المكان. يُؤدي تلف هذا النظام إلى اضطراب شديد في التوجه المكاني. وتختلف جودة الخرائط الذهنية اختلافًا كبيرًا بين الأفراد، وترتبط بمهارات الملاحة في العالم الحقيقي.

الخريطة المعرفية ليست صورة في الرأس، بل هي نموذج مكاني مرن يمكن الرجوع إليه وتحديثه واستخدامه لتوليد مسارات جديدة.