Lai gan kognitīvā lingvistika ir salīdzinoši jauna zinātņu apakšnozare, tās teoriju pirmsākumi meklējami jau 20. gs. sākumā un agrāk, kad filozofi, valodnieki un cilvēka psihes pētnieki sāka domāt par valodu kā kompleksu kognitīvu parādību.
Viena no nozīmīgākajām teorijām ir Sapīra-Vorfa lingvistiskās relativitātes teorija (The Saphir-Whorf Hypothesis), kas paredz, ka valodas struktūra ietekmē valodas lietotāja kognitīvos procesus. Lingvistiskās relativitātes teorija ir pirmā lingvistiskās pētniecības paradigma, kas paredz valodas un kognīcijas mijiedarbību. Mūsdienās kognitīvie valodnieki strādā dažādu teoriju ietvaros, kuras dinamiski attīstās un piedāvā aizvien jaunus teorētiskos ietvarus valodas un kognīcijas izpētei. Viena no klasiskajām teorijām ir konceptuālās semantikas (Conceptual Semantics) teorija. Tās pamatlicējs ir amerikāņu valodnieks Rejs Džekendofs (Ray Jackendoff). Teorijas mērķis ir izstrādāt konceptuālo elementu semantiskās reprezentācijas modeļus, kas raksturo valodas lietotāja spēju saprast valodas nozīmi. Šī teorija paredz, ka leksiskā nozīme un tās jēdzieniskā reprezentācija jāskata vienoti kā leksiskais koncepts, kura semantisko saturu veido semantiskie pirmelementi, piemēram, notikumi, stāvokļi, īpašības, daudzumi un citi. Piemēram, vārda “vecpuisis” semantisko saturu veido tādi pirmelementi kā ‘cilvēks’, ‘vīrietis’, ‘neprecējies’. Teorijas galvenā problēma ir pirmelementu noteikšana. Konceptuālās metaforas (Conceptual Metaphor) teorija, kas balstīta uz Džordža Leikofa (George Lakoff) un Marka Džonsona (Mark Johnson) tēzēm, paredz, ka viena no kognīcijas funkcijām ir interpretēt vienu pieredzi caur kādu citu, piemēram, laika plūsmu kā nepatīkamu fizisku izpausmi, sakot, ka “laiks velkas”, kur laikam tiek piedēvētas cilvēciskas īpašības. Cita nozīmīga teorija ir konstrukciju gramatika (Construction Grammar), kuras pamatā ir uzskats, ka valoda sastāv no daudzām kompleksām konstrukcijām, kuras lielā mērā ir sintaktiski un semantiski nekompozicionālas, t. i., tās ir konvencionālas, valodas lietojuma tradīcijā balstītas valodas vienības, piemēram, ciešamās kārtas konstrukcija “x ir izdarīts”, vēlējuma konstrukcija “Lai notiek x!”, frazeoloģiska konstrukcija “jo (īpašības vārds pārākajā pākāpē), jo (īpašības vārds pārākajā pākāpē)” – “jo ātrāks, jo dārgāks”. Teorijas pamatlicēji ir Čārlzs Filmors (Charles Fillmore), Pols Kejs (Paul Kay) un Dž. Leikofs. Neirālā valodas teorija (Neural Theory of Language) ir mākslīgā intelekta pētniecības projekts, kura galvenais mērķis ir izstrādāt valodas modeli, kurš izskaidrotu, kā smadzenes rada domas un valodu. Ne visi kognitīvie valodnieki strādā kādas konkrētas teorijas ietvaros. Visbiežāk zinātnieki formulē saviem uzskatiem atbilstošus teorētiskos principus, kuri nosaka pētījuma teorētisko ietvaru.