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 навчанням вказують на можливість участі ДНК у процесах формування пам'яті.
Відомі в психології механізми пам'яті поділяються на логічні (смислові) та механічні. Логічне запам'ятовування спрямоване на зміст інформації, що запам'ятовується. У цьому пропонується посилена робота мислення. Механічне запам'ятовування пов'язані з формою сприймається інформації: слова, звуки, образи.
До основних процесів пам'яті відносяться: запам'ятовування, збереження, впізнавання, відтворення та забування інформації.
Довга і коротка пам'ять формується в мозку одночасно, проте клітинам довготривалої пам'яті потрібен час, щоб засвоїти те, що вони запам'ятали. Ми запам'ятовуємо все у два етапи: спочатку інформація знаходиться у короткочасній пам'яті, а потім, через якийсь час, вирушає у довготривале сховище.