מחשוב קוגניטיבי (Cognitive computing) מתייחס למערכות ולפלטפורמות המחקות פונקציות קוגניטיביות אנושיות, תוך שיפור קבלת ההחלטות על ידי עיבוד נתונים באופן הדומה לאופן פעולתו של המוח האנושי. מערכות אלו משתמשות באלגוריתמי למידה עמוקה, זיהוי תבניות ועיבוד שפה טבעית כדי לחקות תהליכי חשיבה אנושיים. המטרה העיקרית היא ליצור מערכות אוטומטיות שיכולות לסייע לבני אדם בפתרון בעיות מורכבות על ידי ניתוח כמויות עצומות של נתונים שיהיה מכריע עבור בני אדם לעבד אותם באופן ידני.
בניגוד למחשוב מסורתי, המבוסס על אלגוריתמים מוגדרים מראש ותגובות מוגדרות, מחשוב קוגניטיבי לומד ומתפתח עם הזמן. הוא נועד לזהות, להעריך ולפרש את הניואנסים וההקשר בנתונים, מה שהופך אותו ליעיל במיוחד בתחומים כמו אינטראקציה עם לקוחות, אבחון שירותי בריאות ותחזיות בשוק הפיננסי. על ידי התחשבות באינטראקציות קודמות ולמידה מחוויות חדשות, מחשוב קוגניטיבי משכלל את הבנתו ללא הרף ומציע תובנות או פתרונות רלוונטיים יותר.