1936年，英國數學家A. M. Turing提出了一種簡單機器的概念，這種機器後被稱爲圖靈機（Turing Machine）。這裏的“機器”指的是一種抽象的數學系統或一個抽象的過程，用一些基本的操作能夠描述該系統的狀態或狀態的變化。Turing指出，任何可以由人完成的解決邏輯問題的有效程序，都能夠由這種“機器”來實現。圖靈機的觀念，爲現代數字計算機的誕生揭開了序幕。計算機科學是認知心理學產生最重要的外部條件之一。認知心理學的創始人U. Neisser曾經說過，計算機出現後，人們對內部心理過程和狀態的分析便突然不再是某種可疑的或矛盾的事情了。
因此我們可以認爲，既然圖靈機是整個計算機科學的基礎，認知心理學中的各種模型又可以用計算機的觀點進行模擬，那麼圖靈機作爲抽象層次更高的模型，也必能爲認知心理學的模型進行形式化的描述，從而能爲認知心理學的計算機加工觀點提供理論基礎，對認知心理學研究的範圍作出更嚴密的界定。利用圖靈機的各種已證明的性質，可以對認知心理學所研究的人的認知過程有更準確的認識。在嚴密的圖靈機的數學模型的基礎之上，可對認知心理學所提出的各種模型進行數學分析，從而能幫助我們更好地分析、改進認知心理學模型，從而更好地認識人的認知過程。有了認知心理學模型與圖靈機的形式對應，也能促進認知心理學與計算機的融合，讓這兩門學科更好地互相爲對方的發展作出貢獻。
認知心理學是以信息加工觀點爲核心的心理學，又可稱爲信息加工心理學。認知心理學運用信息加工觀點來研究認知活動。從信息加工的一般原理來看，信息加工過程是以符號爲操縱對象的輸入輸出過程。而圖靈機也正是以符號串作爲輸入、輸出和存儲形式的抽象計算模型。因此，用圖靈機對認知心理學所研究的信息加工過程進行模擬是非常自然的。
事實上，圖靈機模型早已對認知心理學產生過影響。數量邏輯和圖靈機使人們想到，人類的認知系統也可以視爲符號運算系統。人類的某些觀念可以用符號來代表，而且這些符號可以通過確定的符號運算過程加以變換。這些思想不僅在理論上而且在具體研究上對認知心理學都起過重要的作用。
將認知心理學的模型表達爲圖靈機的模型，只不過是將一個模型轉化爲另一個模型，那麼，這種轉化的意義何在呢？前面已經提過，圖靈機模型比認知心理學中的任何模型的抽象層次都更高。我們用圖靈機這種抽象層次很高的模型爲認知心理學中的所有認知模型建模，便爲這些模型提供了一個統一的表述。在這種圖靈機所提供的統一的形式表述之下，我們可以對認知模型進行一系列形式分析。事實上，在計算機科學中正是這麼做的。圖靈機對計算機科學所要解決的問題的形式表述爲計算機科學叩開了數學的大門，使計算機科學能儘量利用幾千年來人類建立的龐大優美的數學體系。同樣，認知心理學若能吸收圖靈機作爲其理論體系的一部分，也可能啓發認知心理學步入數學的世界。至少，圖靈機能作爲認知心理學理論基礎的一部分。從物理學、幾何學、計算機科學等學科的發展來看，一個學科的堅固的理論基礎能使這門學科迅速發展壯大，從而使這門學科的研究能儘量遵循客觀的規律，儘量少受人的主觀思維的影響。
此外，正如前面已經提到過的，圖靈機模型能對認知心理學研究的範圍作出更嚴密的界定，讓人們認識到，以信息加工的觀點，哪些心理現象是不能用認知心理學來表述和研究的；利用圖靈機的各種已證明的性質，可以對認知心理學所研究的人的認知過程有更準確的認識；在嚴密的圖靈機的數學模型的基礎之上，可對認知心理學所提出的各種模型進行數學分析，從而能幫助我們更好地分析、改進認知心理學模型，從而更好地認識人的認知過程；認知心理學模型與圖靈機的形式對應，能促進認知心理學與計算機的融合，讓這兩門學科更好地互相爲對方的發展作出貢獻。
