Οι θεωρίες μάθησης είναι εννοιολογικά πλαίσια που περιγράφουν πώς απορροφάται, επεξεργάζεται και διατηρείται κατά τη διάρκεια της μάθησης η πληροφορία. Οι γνωστικές, συναισθηματικές και περιβαλλοντικές επιρροές, καθώς και η προηγούμενη εμπειρία, όλα παίζουν ρόλο στον τρόπο κατανόησης, ή στην αποδοχή ή αλλαγή μιας κοσμοθεωρίας καθώς και στη διατήρηση της γνώσης και των ικανοτήτων.
Οι συμπεριφοριστές βλέπουν τη μάθηση ως μια όψη της διαμόρφωσης και υποστηρίζουν ένα σύστημα αμοιβών και στόχων στην εκπαίδευση. Οι δάσκαλοι που αγκαλιάζουν τη γνωστική θεωρία πιστεύουν ότι ο ορισμός της μάθησης ως μιας αλλαγής στην συμπεριφορά είναι υπερβολικά περιορισμένος και προτιμούν να μελετούν τον μαθητή αντί για το περιβάλλον του και ειδικά τα σύνθετα στοιχεία του ανθρώπου όπως η μνήμη. Αυτοί που υποστηρίζουν τον οικοδομισμό πιστεύουν ότι η ικανότητα του μαθητή να μάθει βασίζεται σε μεγάλο ποσοστό στο τι ήδη ξέρει και κατανοεί και αυτή η απόκτηση της γνώσης πρέπει να είναι μια ατομικά προσαρμοσμένη διαδικασία οικοδόμησης. Η θεωρία της μετασχηματιστικής μάθησης εστιάζει στην συχνά απαραίτητη αλλαγή που απαιτείται στις προκαταλήψεις του μαθητή και της κοσμοθεωρίας.
Έξω από τον χώρο της εκπαιδευτικής ψυχολογίας, οι τεχνικές άμεσης παρατήρησης της λειτουργίας του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια της μαθησιακής διαδικασίας, όπως σε δυναμικά γεγονότων και στην Μαγνητική Απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού, χρησιμοποιούνται στην εκπαιδευτική νευροεπιστήμη. Από το 2012, τέτοιες σπουδές ξεκινούν να υποστηρίζουν μια θεωρία της πολλαπλής νοημοσύνης, όπου η μάθηση θεωρείται ως η αλληλεπίδραση μεταξύ δεκάδων διαφορετικών λειτουργικών περιοχών στο μυαλό, που η καθεμιά τους έχει τα δικά της ατομικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα σε οποιονδήποτε συγκεκριμένο ανθρώπινο μαθητή.
