Segundo Joseph Mitola, cientista da Defense Advance Research Products Agency (DARPA) dos Estados Unidos, um Rádio Cognitivo é um dispositivo de rádio definido por software capaz mudar seus parâmetros de transmissão e recepção de acordo com informações sobre o meio no qual se encontra, como por exemplo condições de utilização do espectro de radiofrequência, comportamento dos usuários e condições de utilização da rede, para garantir mais eficiência e menos interferência entre dispositivos, proporcionando assim uma melhor experiência ao usuário.

O conceito de rádio cognitivo introduzido por Joseph Mitola é conhecido atualmente como Rádio Cognitivo Completo (Full Cognitive Radio), por que levaria em consideração todos os parâmetros possíveis de serem observados, incluindo técnicas complexas e ainda muito custosas como interpretação de linguagem em mensagens trocadas por usuários. Além disso, o rádio cognitivo completo possuirá uma linguagem própria para trocar informações com outros dispositivos, chamada por Mitola de Radio Knowledge Representation Language, ou Linguagem de Representação de Conhecimento de Rádio, com uma versão inicial definida em sua tese de doutorado.

Atualmente as pesquisas sobre rádios cognitivos se concentram no que pode ser chamado Rádio Cognitivo Sensoriamento de Espectro, ou Spectrum Sensing Cognitive Radio, que utiliza como parâmetros observados as condições e características do espectro de radiofrequência. A principal funcionalidade que se busca implementar em um rádio cognitivo de sensoriamento de espectro é conhecida como Compartilhamento Dinâmico do Espectro (Dynamic Spectrum Sharing ou Spectrum Pooling), que tem como objetivo principal permitir a utilização oportunística de frequências do espectro já reservadas, sem interferir com os dispositivos de usuários do serviço para o qual a banda foi alocada, chamados de usuários licenciados.