Une carte cognitive est une représentation mentale de l'agencement d'un environnement. Elle permet à un organisme de s'orienter, d'emprunter des raccourcis et de planifier des itinéraires même lorsque la destination n'est pas visible.

Edward Tolman a introduit ce concept après avoir observé que les rats, dans un labyrinthe, semblaient apprendre la structure spatiale globale plutôt qu'une séquence fixe de virages. Lorsqu'un chemin familier était bloqué, les animaux choisissaient souvent une alternative appropriée, suggérant qu'ils possédaient une sorte de carte mentale. Chez l'humain, les cartes cognitives facilitent l'orientation dans les bâtiments, les villes et les environnements virtuels. Elles sont construites à partir de sources multiples : l'exploration directe, les points de repère, la configuration géométrique et des informations symboliques telles que les noms de rues ou les cartes.

L'hippocampe est essentiel à la cartographie cognitive chez les mammifères. Les cellules de lieu s'activent lorsque l'animal se trouve à des endroits précis ; d'autres cellules encodent la direction de la tête et les limites de l'espace. Toute lésion de ce système entraîne une désorientation sévère. La qualité des cartes cognitives varie considérablement d'un individu à l'autre et est corrélée à l'aptitude à s'orienter dans le monde réel.

Une carte cognitive n'est pas une image mentale. C'est un modèle spatial flexible qui peut être consulté, mis à jour et utilisé pour générer de nouveaux itinéraires.