皮亚杰把童年早期称为认知发展的前运算阶段，这一阶段的儿童还不能进行逻辑心理运算。前运算阶段大约从2岁到7岁，其特点是符号思维和表征能力（萌芽于感知运动阶段后期）迅速发展。前运算阶段，儿童的以下能力会有发展：
1.符号功能。不需要借助感知线索或动作线索的思维特点是符号功能的特征，即能用符号或心理表征（词语、数字或图像）来代表特定的意义的能力。使用符号是人类文化的普遍标志，符号有助于儿童记住和思考不在眼前的事物。学龄前儿童通过延迟模仿、假装游戏和语言的发展来展示符号功能。延迟模仿是用以前观察过的事件的心理表征为基础，在观察一段时间后再付诸行动的能力。假装游戏又称想象游戏、戏剧游戏，是指儿童可以指做一些物体，如玩偶，来代表或表征其他事物。语言是用来交流的符号（词语系统）。
2.理解空间中的客体。三岁以前，大部分儿童都不能很好的理解图片、地图、比例模型以及它们所代表的物体或空间之间的关系。较大一点的学龄前儿童能使用简单的模型，通过研究模型来理解空间关系，并把这种理解迁移到对空间关系的理解上。
3.理解因果关系。虽然，皮亚杰承认学步期儿童已经对活动哦能和反应之间的联结有一些理解，但是，他认为前运算阶段的儿童仍然不能从逻辑上推论因果关系。他认为，儿童是通过转换进行推理的。转换推理是指儿童在主观上把两件事情联系起来，特别是这两件事情在时间上接近时，而不管它们之间是否存在逻辑上的因果关系。当选择儿童能理解的情境进行测试时，年幼儿童能理解原因和结果之间的关系，对物理世界中相似事件的理解促使儿童能在逻辑上思考因果关系。儿童可以根据对象的实用性进行流畅的因果推理，解释类型的范围从物理世界到社会习惯。
4.理解同一性和分类。随着学龄前儿童对同一性理解的发展，他们发现这个世界更加有序和可预测。同一性是指虽然人和许多事物在形式、大小或外表等方面发生了变化，但它们在本质上没有变化，对同一性的理解是自我概念出现的基础。分类或类别化要求儿童辨别事物之间的相似性和差异性，是一种具有心理社会含义的认知能力。皮亚杰认为学龄前儿童不能区分有生命和无生命的事物，这种把所有事物都看成有生命的倾向称为泛灵论，但是，后来的研究者对此观点也提出质疑。
5.理解数的概念。儿童能从计数经验中抽象出一一对应原则、顺序原则、顺序无关原则、基数原则和出后想原则。儿童获得计数能力的快慢部分取决于其文化和学校的数学教学系统。序数知识的发展具有普遍性，但发展速度不同，取决于儿童的家庭或所处文化重视计数的程度。
