Obsessões são indesejados e invasivos pensamentos repetitivos e persistentes ou impulsos de, por exemplo, fazer mal a alguém, que levam a sofrimento e ansiedade. Compulsões são comportamentos repetitivos ou atos mentais em resposta às obsessões e em relação a regras rígidas destinadas a reduzir o estresse ou o risco de acontecerem temidos eventos.
 
Um dos modelos cognitivos sugere que a diferença entre os pensamentos invasivos inofensivos e os do transtorno está na forma como a pessoa os interpreta. No TOC, são vistos como um sinal de que a pessoa pode ser contaminada ou fazer o mal a alguém, por exemplo.
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Os aspectos chave do tratamento compreendem desafiar crenças que mantém o transtorno, como a crença de que a pessoa pode provocar algum evento só de pensar nele, a exagerada responsabilidade sobre a  ocorrência de eventos e obrigação de evitá-los. Outras crenças a serem enfraquecidas são de que existe um jeito perfeito de fazer as coisas. Também é preciso mudar o hábito de superestimar o perigo e aumentar a tolerância à incerteza.
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O tratamento enfatiza experimentos comportamentais que buscam conferir a realidade dos perigos de contaminação ou de ferir alguém, por exemplo. Também é importante testar os processos que servem para manter o problema, como as compulsões, evitação, buscar se autoassegurar e ter absoluta certeza.