Los modelos cognitivos de la percepción del tiempo tienen en cuenta aspectos como las experiencias de la vida cotidiana y el papel esencial de los estados emocionales. A pesar de que se han propuesto varios modelos para la percepción del tiempo, los más pertinentes recurren a un mecanismo central, un «acumulador de segundos» o «reloj cerebral» que acciona un oscilador y produce impulsos similares al tictac de un péndulo; el número de impulsos registrados durante un período determinado representa la duración percibida.

Dichos «prototipos» incluyen diversas etapas de procesamiento: una etapa que utiliza la memoria a corto plazo (permite comparar dos duraciones cercanas); otra que emplea la memoria a largo plazo (compara la duración presente con otra memorizada) y una tercera relacionada con la toma de decisiones (para decidir si un intervalo temporal es más largo o más corto que otro). Según el modelo cognitivo estándar, cuanta más atención prestamos al tiempo, más aumenta la duración subjetiva, ya que los tictacs se cuentan solo cuando el observador fija su atención en el tiempo. Lo mismo sucede al aumentar la vigilancia: cuando ponemos más atención —en general, no solo en el tiempo—, nuestra frecuencia de los impulsos también se incrementa.