Op basis van 10 jaar onderzoek in de jaren ’90 biedt Richard E. Mayer zijn ‘Cognitive Theory of Multimedia Learning’ aan. Volgens Mayer houdt de theorie in dat een multimediale-instructie de verbale en visuele mentale voorstellingen stimuleert, die geïntegreerd kunnen worden met de beschikbare voorkennis, waardoor nieuwe kennis in het langetermijngeheugen geconstrueerd wordt. Schematisch ziet dit er als volgt uit.

Ons geheugen bestaat dus uit drie componenten: het zintuigelijk geheugen, het werkgeheugen en het langetermijngeheugen. Via het zintuigelijke geheugen komt informatie binnen. Deze informatie wordt in het werkgeheugen georganiseerd en gerelateerd voordat het in het langetermijngeheugen komt. Bij het aanbieden van informatie moeten de volgende basisassumpties in het achterhoofd worden gehouden:
Naar aanleiding van de basisassumpties heeft Mayer ontwerpprincipes voor digitale leermiddelen opgesteld. Het aantal ontwerpprincipes is nog wat onduidelijk. Je zult her en der verschillende aantallen vinden, omdat sommige principes zijn uitgesplitst of gecombineerd worden. Het onderstaande filmpje legt de ontwerpprincipes uit.