近年来，众多专家学者基于思维导图的理论内涵与教育心理学、认知心理学等国际前沿理论基础的研究，为思维导图的科学性提供了理论依据，同时也为思维导图的创新发展提供了更为丰沃的科学土壤。
意义学习理论： 由美国著名心理学家奥苏贝尔（Ausubel）提出。该理论认为，影响学习最重要的因素是学生已知的内容。在意义学习中，学习者要将新知识与旧知识建立联系，良好组织相关知识结构，并具备新知识与已有知识结合的情感倾向，从而带来更多的创造性成果。从意义学习的角度看，思维导图能帮助学习者建立起意义学习的中心方向，有效建立新旧知识的联系，并从宏观上诠释了意义学习的作用和价值。
认知负荷理论： 由澳大利亚认知心理学家约翰·斯威勒（John Sweller）提出。该理论认为，人的“工作记忆”容量非常有限，只能同时存储7±2个组块，当工作记忆的负荷最小、最利于向长时记忆转化时，学习最为高效。从认知负荷理论看，思维导图用图示的形式呈现知识内容及相互关系，其对知识的细化与整理缩减了冗余的信息，大大降低了大脑的记忆负荷。同时，思维导图又将零散的知识组织成一个新的集合，形成了新的组块，这个新组块的信息量成倍地高于原来的每一个小的组块，从而能够在单次记忆的组块数量有限的情况下，实现大幅度提升记忆存储信息的总量，并为进一步的思维加工和深度思考提供了良好的条件。
双重编码理论： 由美国心理学家佩维奥（Paivio）提出。该理论认为，人的认知系统是由语言和非语言两套编码组成的。语言性编码（文本、声音）的顺序回忆效果比较好，而非语言性编码（图画、拟声）的自由回忆效果比较好。信息如果同时以视觉和语言两种形式呈现，将大大增强记忆和识别。从双重编码理论可以看出，思维导图将知识以图示、图像、文字等多种形式呈现出来，为学习者在知识理解上提供了更加强大的双重编码解析，加速了思维反应的发生。
卡皮克记忆理论： 由美国认知与学习实验室的杰弗里·D·卡皮克（Jeffrey D.Karpicke）博士提出。该理论认为，重复学习对延迟的回忆（一周后）并没有效果，但重复测试能在很大程度上促进回忆。研究表示，在学习过程中应该更多地进行“提取练习”，而不是一遍遍地研读书本。绘制思维导图就是将隐性思维显性化的过程，这个过程与普通的阅读、理解相比，包含更高频次且形式多样的知识“提取”，能够更清晰地帮助学习者找到知识间的“缝隙”，从而有意去“填平”这些“缝隙”，因而是更为有效的思维方法和学习方法。
加速学习理论： 由乔治·罗扎诺夫（Georgi Lozanov）提出。该理论认为通过外部刺激可以很快提高学习的速度和质量，同时对外界环境的感知可以指导和促进长期记忆。比如，使用视觉材料可以在大脑中被潜意识记录下来，并且在受到启发时能够快速地回忆起来。思维导图把视觉信息作为语言和工具，综合图形化、视觉化和符号化的多种元素，将复杂的事物、晦涩的理论、抽象的概念转换为“形、色、质、构”等视觉语言，实现直观、清晰、简洁的“知识”重现，更为高效地促进学习速度和质量。
