संज्ञानात्मक मानचित्र किसी वातावरण की संरचना का मानसिक निरूपण होता है। यह किसी जीव को दिशा-निर्देश लेने, शॉर्टकट अपनाने और गंतव्य के न दिखने पर भी मार्ग की योजना बनाने में सक्षम बनाता है।

एडवर्ड टॉलमैन ने इस अवधारणा को तब प्रस्तुत किया जब उन्होंने देखा कि भूलभुलैया में चूहे निश्चित मोड़ों के क्रम के बजाय समग्र स्थानिक संरचना को सीखते हुए प्रतीत होते हैं। जब कोई परिचित रास्ता अवरुद्ध हो जाता था, तो जानवर अक्सर एक उपयुक्त वैकल्पिक मार्ग चुनते थे, जिससे पता चलता है कि उनके पास मानचित्र जैसा कुछ था। मनुष्यों में, संज्ञानात्मक मानचित्र इमारतों, शहरों और आभासी वातावरणों में मार्ग खोजने में सहायता करते हैं। ये कई स्रोतों से निर्मित होते हैं—प्रत्यक्ष अन्वेषण, स्थलचिह्न, ज्यामितीय लेआउट और प्रतीकात्मक जानकारी जैसे कि सड़क के नाम या मानचित्र।

स्तनधारियों में संज्ञानात्मक मानचित्रण के लिए हिप्पोकैम्पस अत्यंत महत्वपूर्ण है। जब जानवर किसी विशेष स्थान पर होता है तो स्थान कोशिकाएं सक्रिय हो जाती हैं; अन्य कोशिकाएं सिर की दिशा और स्थान की सीमाओं को कोडित करती हैं। इस प्रणाली में क्षति से गंभीर भटकाव उत्पन्न होता है। संज्ञानात्मक मानचित्रों की गुणवत्ता में व्यक्तिगत अंतर काफी अधिक होते हैं और वास्तविक दुनिया में दिशा-निर्देश कौशल से संबंधित होते हैं।

संज्ञानात्मक मानचित्र मस्तिष्क में बनी कोई छवि नहीं है। यह एक लचीला स्थानिक मॉडल है जिसे संदर्भ के आधार पर देखा जा सकता है, अद्यतन किया जा सकता है और नए मार्ग उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।