符号处理理论阶段从20世纪50年代末到80年代初期，这一阶段认知科学的研究主要基于“认知是对符号的计算机处理”的理论，又被称为“计算机处理经典符号阶段”，因为它和当时逐渐发展起来的计算机科学紧密相关。符号处理理论实际上是“认知即计算”理论的延伸和拓展。既然认知是计算，所以它一定是个信息处理系统，并将描述认知的基本单元定义为“符号”；而不同的认知活动都可以模拟为一个电脑程式；因此，人类的认知就是电脑程式对符号的一系列处理，包括输入符号、输出符号、存储符号、複製符号、建立符号结构及条件性转移，从而实现智慧型。艾伦·纽维尔和赫伯特·西蒙是这个阶段认知科学研究的杰出代表，他们将任何可被人类感觉器官感知、智慧型系统分辨、认知功能实现的有意义的认知模式，如图像、声音、文字、语言、意识等，都编码为物理符号，而将人类的某个认知活动模拟为一个电脑程式。基于这种思想，他们合作开发了最早的模拟人类认知的启发式程式"逻辑理论家(Logic Theorist)"，并在着名的“达特茅斯会议”上发布，引起认知科学研究领域的极大轰动。他们进一步研究人类认知中求解难题的共同思维规律，开发出能够求解11种难题的着名电脑程式 "通用问题求解器(Generalproblems Solver)"，从而将符号处理阶段的认知科学的研究发展到了一个顶峰。

符号加工取向的认知研究是指运用信息加工的观点来研究认知活动、认知发展以及人工智慧的一种认知研究取向。1967年Neisser出版的《认知心理学》被看作是“信息加工的认知心理学发展过程中的一个里程碑，它标誌着信息加工的认知心理学正式作为一个学派而立足于西方心理学界了”。

符号：有机体对环境的认知

位置学习：学习在本质上是位置学习。动物在学习过程中不仅习得关于目的物的意义，也习得关于刺激情境的意义 “位置学习”实验说明，学习者根据对情境的认知，在所有选择点建立了一个完整的“符号-格式塔”模式，即“认知地图”。

认知地图：动物在环境中的“符号”和自身“推理性期待”之间所习得的，对环境有了“顿悟”之后所建立的综合知识在动物头脑中所形成的类似现场的地图，即“知道”目标物所在，从而改变行为，以适应环境要求。

潜伏学习：学习也可以在没有强化的条件下进行，只不过其结果不甚明显，是“潜伏”着的；一旦受到强化，具备了操作的动机，这种结果才通过操作明显地表现出来。虽然强化能够促进符号学习，但非符号学习的必要条件。

在关于认知科学的新的研究进路中颇具影响的有情境认知（Situated Cognition）、涉身认知（Embodied Cognition）和动力学认知理论（Dynamicist Theory of Cognition）。格罗布斯（G.G.Globus）（1992），罗伯特森（S.S.Robertson）（1993），西伦（E.Thelen）和斯密斯（L.B.Smith）（1994）的动力学研究标示着其中一种走向。冯·盖尔德（T.van Gelder）和波特（R.Port）在《认知科学的新进路：认知的动力学说明》（1995、1998）中，明确提出将动力学範式（DynamicistParadigm）与符号主义和联结主义範式并列为认知科学的第三种竞争範式。所有这些新的研究中都包含着对传统的计算隐喻的质疑，包含着对符号、表征（representation）、计算和规则核心地位的反思，都包含着对认知主体如何与环境互动作用，如何通过感知-思维-行为介入世界等给出新的说明。更重要的是，各研究者不同的研究进路都藉助了某种包含基本哲学假定的隐喻，反映着不同哲学传统的内在影响。