历史上，人们对于学习理论的探讨源远流长。二十世纪以来，随着科学技术的进步、实验科学及心理学的发展，人们开始通过实验探索学习现象和学习原理，从而开创了各种学习理论。
行为主义认为，学习是有机体在一定条件下形成刺激与反应的联系从而获得新经验的过程，它强调刺激—反应之间的联结。行为主义者们把环境看成是刺激，把伴而随之的有机体行为看作是反应，认为所有行为都是习得的。例如巴甫洛夫的条件反射实验就是经典的“刺激—反应联结”实验。
行为主义的代表人物有桑代克、斯金纳和班杜拉等，他们对行为主义分别有自己的主张。
桑代克提出试错理论，他认为学习过程就是形成刺激与反应之间联结的过程，而联结是通过尝试错误的过程建立的。学习的过程是一种渐进的、盲目的、尝试错误的过程。在此过程中随着错误反应的逐渐减少和正确反应的逐渐增加，而最终在刺激和反应之间形成牢固的联结。比如我们今天学骑自行车，就是一个不断试错的过程。
斯金纳提出强化理论，他把凡是能增强行为出现频率的刺激或事件称作强化物。正强化是通过呈现个体想要的愉快刺激来增强反应频率；负强化是通过消除或终止厌恶、不愉快刺激来增强反应频率。比如父母要让孩子关掉电视去房间看书，如果父母提出看完书就可以得到零花钱，这就一种正强化的做法；如果父母提出看完书就可以免除孩子的家务活，这就是一种负强化的做法。
班杜拉提出社会学习理论，认为观察学习是人的学习最重要的形式。班杜拉指出，学习是个体通过对他人的行为及其强化性结果的观察，获得某些新的行为反应或已有的行为反应得到修正的过程。例如我们常常会模仿偶像的行为举止、穿着习惯等，这也是一种观察学习。
认知主义学习理论认为，个体获得经验的过程，是通过积极主动的内部信息加工活动形成新的认知结构的过程。认知主义者反对行为主义的观点，他们认为学习的过程不是单纯的“刺激—反应”之间的联结活动，而是在头脑中主动积极地对情境进行组织的过程。认知主义的代表人物有皮亚杰、布鲁纳等。
皮亚杰提出认知发展理论，他认为学习是通过图式的同化、顺应、平衡来完成的。
图式是指个体对世界的知觉理解和思考的方式；
同化是指学习个体对刺激输入的过滤或改变过程；
顺应是指学习者调节自己的内部结构以适应特定刺激情境的过程；
平衡是指学习者个体通过自我调节机制使认知发展从一个平衡状态向另一个平衡状态过渡的过程。
回想一下小时候学的《小蝌蚪找妈妈》这篇课文，小蝌蚪们是怎样一步一步从其他动物那里得知妈妈的特征，最终找到妈妈的。这个过程就是一个比较简单的同化-顺应-平衡的过程。