皮亚杰将儿童认知发展分为不同阶段，其中感知运动阶段指的是0到2岁这一时期。在这个阶段里，儿童的认知发展有两大重要成就，第一项成就是获得了客体永久性，这是儿童认知发展中非常关键的里程碑。
所谓客体永久性，通俗来说就是指儿童在看不见某个物体的情况下，仍然相信这个物体是持续存在的。研究发现，儿童大约在9到12个月大的时候，就能够发展出这种意识，也就是当物体从视野中消失时，他们不会以为这个物体不存在了。
除了客体永久性之外，感知运动阶段儿童的另一大认知成就是形成了因果联系。这意味着孩子开始理解自己的某些动作可以导致外界事物的某种变化，比如说反复摇晃一个玩具会发出声音，这就是最早期的因果关系认知。
皮亚杰划分发展阶段的标志是不同形式的"运算"，所谓运算，指的是一种内化了的可逆的动作，也就是在头脑中进行的、可以朝相反方向运转的思维活动。简单来说，运算就是内部化了的观念上的操作，是儿童思维发展到一定水平的标志。
皮亚杰把前运算阶段又进一步划分为前概念或象征思维阶段（2～7岁）和直觉思维阶段（4～7岁）两个阶段。这一阶段儿童思维呈现出几个显著特点，其中早期就已经出现了信号功能，包括表象符号、延迟模仿与语言符号等形式。
这一阶段的孩子还有一个很明显的特点，就是泛灵论和自我中心主义。所谓自我中心主义，就是说儿童完全以自己的身体和动作为中心，从自己的立场和观点去认识事物，而不能从客观的、他人的观点去认识事物，皮亚杰的三山试验就很好地说明了这一点。
前运算阶段儿童的思维还具有相对具体性的特点，也就是说他们还不能进行抽象的运算思维，思考问题往往依赖于具体的事物。同时，这个年龄段孩子的思维还具有不可逆性，他们不能在心理上反向思考自己见到的行为，也没办法回想起事物变化之前的样子。