Un modelo mental es un mecanismo del pensamiento mediante el cual un ser humano, u otro animal, intenta explicar cómo funciona el mundo real.
Es un tipo de símbolo interno o representación de la realidad externa, hipotética, que juega un papel importante en la cognición.
Un modelo mental no es fáctico: sólo se basa en creencias y predicciones que provienen de las experiencias previas del usuario. Así, cada usuario tiene diferente modelos mentales.
El concepto se recoge por primera vez en «The nature of Explanation», Kenneth Craik (1943), para referirse a las «representaciones» que explican los pensamientos y comportamientos de una persona.