Tahap sensorimotor terdiri dari enam subtahap yang berjalan dari skema yang satu ke yang lainnya, pola diatur melalui pemikiran dan perilaku, menjadi lebih terperinci. Melalui tahap pertama dari lima tahap, bayi belajar untuk mengoordinasi masukan dari indra dan mengorganisir aktivitas mereka dalam menjalin hubungan dengan lingkungan mereka. Melalui enam subtahap, kemajuan diperoleh dari pembelajarn melalui uji coba menggunakan symbol dan konsep untuk memecahkan masalah yang sederhana.
Kebanyakan pertumbuhan awal kognitif ini datang melalui reaksi melingkar, saat bayi belajar untuk menghasilkan ulang kejadian yang menarik dan menyebangkan melalui kesempatan yang ada. Pada awalnya, aktivitas seperti sensasi mengisap menjadi sangat menyenangkan sehingga bayi ingin mengulanginya lagi. Pengulangan yang dilakukan menghasilkan kesenangan, memotivasi bayi untuk mengulanginya lagi. Kesempatan perilaku yang asli telah dikonsolidasi menuju skema baru.
Pada subtahap pertama (lahir hingga 1 bulan), bayi baru lahir mulai elatih beberapa control dari reflex bawaan yang dibawa sejak lahir, melakukan suatu tindakan bahkan ketika stimulus normal tidak hadir. Sebagai contoh, bayi baru lahir mengisap secara reflex ketika bibir mereka disentuh, dan mereka mengisap pada saat mereka tidak lapar. Perilaku baru ini mengilustrasikan bagaimana bayi memodifikasi dan memperluas skema dari mengisap.
Pada subtahap kedua (sekitar 1 hingga 4 bulan), bayi belajar mengulang secara bertujuan sensasi tubuh yang menyenangkan yang diperoleh melalui kesempatan yang ada (bicara dan mengisap jempol). Juga mereka mulai beralih menuju sumber suara, menunjukkan kemampuan untuk mengoordinasikan jenis yang berbeda dari informasi sensoris.
Pada subtahap ketiga (sekitar 4 hingga 8 bulan) bertepatan dengan minat baru dalam manipulasi objek dan belajar tentang benda yang dimiliki. Bayi secara intens mengulangi aksi tidak hanya karena tujuan itu sendiri, seperti pada tahap kedua, tetapi untuk mendapat hasil dibalik tubuh itu sendiri. Sebagai contoh, bayi pada usia ini akan mengulangi menggoyang gemerincing untuk mendengar suaranya atau bersuara ketika muncul wajah yang dikenali.
