認知地圖是對環境佈局的心理表徵。它使生物體能夠在目的地當前不可見的情況下進行導航、抄近路和規劃路線。

愛德華·托爾曼在觀察到迷宮中的老鼠似乎學習的是整體空間結構而非固定的轉彎順序後，提出了認知地圖的概念。當一條熟悉的路徑被阻擋時，老鼠通常會選擇合適的替代方案，這表明它們擁有類似地圖的資訊。在人類中，認知地圖幫助人們在建築物、城市和虛擬環境中找到方向。它們由多種資訊來源建構而成——直接探索、地標、幾何佈局以及街道名稱或地圖等符號資訊。

海馬體對哺乳動物的認知地圖建構至關重要。位置細胞會在動物處於特定位置時活化；其他細胞則編碼頭部方向和空間邊界。該系統受損會導致嚴重的定向障礙。個體認知地圖品質差異顯著，且與現實世界的導航能力密切相關。

認知地圖並非大腦中的圖像。它是一個靈活的空間模型，可以被查閱、更新，並用於產生新的路徑。