认知理论把图式定义为从心理学理解认知的基本构造单元。
曼德尔、弗里德里克和罗恩把图式定义为在记忆中表征一般知识的认知结构图式（或框架和脚本）被理解为一种数据结构，在解释感知、调节行为以及在记忆中存储知识时起中心作用。
而拉梅尔哈特、斯莫伦斯基、麦克莱兰和欣顿的观点，头脑中的任何一种表征对象都不是模式，更准确地说，图式出现于把新知识同化入现有的知识结构，或当需要从许多较简单的相互协同工作的元素中解释既定环境时。 在皮亚杰认知发展理论中，图式是指一个有组织、可重复的行为模式或心理结构，是一种认知结构的单元。一个人的全部图式对组成一个人的认知结构。
图式这一概念最初是由康德提出的，在康德的认识学说中占有重要的地位，他把图式看作是“潜藏在人类心灵深处的”一种技术，一种技巧。因此，在康德那里，图式是一种先验的范畴。当代知名的瑞士心理学家皮亚杰通过实验研究，赋予图式概念新的含义，成为他的认知发展理论的核心概念。他把图式看作是包括动作结构和运算结构在内的从经验到概念的中介，在皮亚杰看来，图式是主体内部的一种动态的、可变的认知结构。他反对行为主义S→R公式，提出S→（AT）→R的公式，即一定的刺激（S）被个体同化（A）于认知结构（T）之中，才能作出反应（R）。个体所以能对各种刺激作出这样那样的反应，是由于个体具有能够同化这些刺激的某种图式。这种图式在认识过程中发挥着不可替代的重要作用，即能过滤、筛选、整理外界刺激，使之成为有条理的整体性认识，从而建立新的图式。皮亚杰认为，图式虽然最初来自先天遗传，但一经和外界接触，在适应环境的过程中，图式就不断变化、丰富和发展起来，永远不会停留在一个水平上。他用图式、同化、顺应、平衡四个基本概念阐述个体认知结构的活动过程，形成他具有自己特色的建构理论。按照皮亚杰的理论，儿童的心理结构或认知结构，正是在与环境的不断的适应过程中，在这种动态的平衡过程中形成和发展的。因此，他提出主体与客体的相互作用的活动是认知结构产生的源泉，让儿童获得充分活动的活动机会，对他们的认知发展是极为必要的，不可缺少的条件。
