兒童的認識發(fā)展，在皮亞杰看來，并不是數(shù)量的簡單累加過程，而是認知結(jié)構(gòu)的發(fā)展由量變到質(zhì)變的過程，不同性質(zhì)的認知結(jié)構(gòu)成了認知發(fā)展的不同水平。皮亞杰根據(jù)兒童從出生到青年時期“運算”的特點，將兒童認知發(fā)展劃分為四個階段：
（一）感知運動階段（從出生到2歲左右）
這一階段認知活動以感知和運動反射為主要形式，且依賴于眼前的事物，不能應(yīng)用心理表象從事智力活動。雖然這一階段的認知“是以知覺和運動為其惟一的工具，它既不能進行再現(xiàn)，也不能從事思維”，但是“它已構(gòu)成了行為的圖式，用作以后建立運算結(jié)構(gòu)與概念結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)”。這個階段的末期，兒童已開始具有應(yīng)用心理表象的能力，盡管這種能力還不十分完備。
（二）前運算階段（大約從2歲到7歲）
這一階段盡管兒童的思維有了質(zhì)的飛躍，他們不像前一階段依靠實際動作對當(dāng)前感知的事物進行思維，而是隨著符號功能的建立，“能夠通過符號或分化符號的媒介來引起當(dāng)時感知不到的對象功事物，從而使它們再現(xiàn)出來”。即憑借心理符號替代外界事物而進行表象性思維，進行各種象征性活動或游戲。不過，這些表象都具有自我中心性質(zhì)，符號表征還未達到系統(tǒng)和邏輯的水平，還不能從事物的變化中把握事物概念的守恒性和可逆性。故這一階段的認知仍屬前運算性質(zhì)。
（三）具體運算階段（大約從7歲到12歲）
這一階段，兒童已經(jīng)能夠在頭腦中從一個概念的具體變化中抓住實質(zhì)性的東西，動作不僅是內(nèi)在的同時也是可逆的，達到了守恒的水平。兒童已可以進行初步的邏輯思維即通過逆反性和互反性兩種可逆性使運算圖式達到守恒。由于運算守恒的出現(xiàn)，兒童已具備初步的邏輯思維能力，正確地把握邏輯概念的內(nèi)涵和外延，但還離不進具體事物的支持，否則就難以順利解決問題。此外，這一階段的運算一般比較零散，還不能較好地構(gòu)成一個整體。
（四）形式運算階段（大約從12歲到15歲）
“這個時期的特點，一般來講，是掌握一種新的推理方式，這種推理的方式已經(jīng)不再完全限制于處理具對象或可以直接再現(xiàn)的現(xiàn)實”，而是可以進行命題運算并運用命題推論進行邏輯推演的思維水平與成人接近，即達到了形式思維水平。
在認知發(fā)展四階段的關(guān)系方面，皮亞杰指出，首先，階段出現(xiàn)的先后順序是固定不變的，不能逾越，也不能顛倒。階段具有普遍性，任何兒童都必須遵循這種不變的發(fā)展順序。其次，每一階段的兒童都有該階段的獨特的認知結(jié)構(gòu)，這種相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)決定著兒童行動的一般特點，一旦具備這種認知結(jié)構(gòu)，就能從事該結(jié)構(gòu)所允許的水平相當(dāng)?shù)母鞣N活動。第三，認知結(jié)構(gòu)的發(fā)展是一個連續(xù)建構(gòu)的過程，每一階段都是前一階段的延伸，前一附件 結(jié)構(gòu)是后一階段結(jié)構(gòu)的先決條件，并為者所代替。
認知發(fā)展階段說揭示了不同年齡階段的兒童認知結(jié)構(gòu)發(fā)展的質(zhì)的區(qū)別，皮亞杰反復(fù)強調(diào)各處階段的順序性和不可逾越性，但他的這一主張并未被叛國50年代末結(jié)構(gòu)主義課程改革運動所重視。
對于兒童年認知結(jié)構(gòu)發(fā)展的動力問題，皮亞杰既反對從外在環(huán)境尋找起因的經(jīng)驗論，也反對返回先天尋找根源的預(yù)成論，他認為兒童認知發(fā)生、發(fā)展的源泉在于主體的動作或活動。皮亞杰指出，影響認知結(jié)構(gòu)發(fā)展的因素有四個：一是成熟，包括機體神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的成熟，它們可在一定程度上促進或阻礙認知的發(fā)展，但它們只是心要條件，而不是充分條件。二是物理經(jīng)驗和邏輯數(shù)學(xué)經(jīng)驗。物理經(jīng)驗是主體作用于客體過程中，通過抽象而發(fā)現(xiàn)的客體的性質(zhì)，如物體的顏色、重量、比例、速度等；邏輯數(shù)學(xué)經(jīng)驗則不同，它不是對客體本身性質(zhì)的抽象，而是主體從自身的動作中抽取出的經(jīng)驗。三是社會環(huán)境，包括社會生活、文化教育、語言信息等。它們與社會生活息息相關(guān)，其經(jīng)驗只能在社會互動中才能獲得。但這仍是必要條件，只能促進或延緩而不能決定兒童的認知發(fā)展。四是平衡因素。前文已述皮亞杰認為認知結(jié)構(gòu)的發(fā)展是在圖式從不平衡到平衡，再到新的不平衡的矛盾運動中實現(xiàn)的，而這一矛盾運動過程，在皮亞杰看來，是圖式的自我調(diào)節(jié)過程。“自我調(diào)節(jié)是生命最普遍的特性之一，也是機體反應(yīng)與認知性反應(yīng)所共有的最一般的機制。”自我調(diào)節(jié)被皮亞杰理解為認知結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換和發(fā)展的內(nèi)源因素和真正動因，正是它使不斷成熟的主體內(nèi)部組織與外部環(huán)境相互作用，推動認知結(jié)構(gòu)在平衡與不平衡中不斷動態(tài)發(fā)展。