Пам'ять як основа процесів навчання і мислення включає чотири тісно пов'язаних між собою процесу: запам'ятовування, зберігання, впізнавання, відтворення.
В основі пам'яті лежать варіативні процеси в синаптичному апараті та в самому тілі нейрона. Виявлення в тканині мозку РНК-залежної ДНК-полімерази та наявність позитивної кореляції її активності з навченістю вказують на можливість участі ДНК у процесах формування пам'яті.
Мозку потрібно постійно зберігати великий обсяг відомостей і він їх не тільки вербально. Вчені виділяють рухову, словесно-логічну, емоційну та образну пам'ять. За характером цілей діяльності. Запам'ятовування може відбуватися довільно та мимоволі.
Сенсорна пам'ять утримує інформацію протягом кількох секунд, у той час як довготривала пам'ять, Навпаки, може зберігати інформацію протягом практично необмеженого періоду часу. Усі види пам'яті працюють скоординовано для того, щоб вся система функціонувала коректно.