الترميز الدلالي هو معالجة المعلومات وفقًا لمعناها. فبدلاً من التركيز على صوت الكلمة أو شكلها، يهتم المتعلم بما تدل عليه الكلمة وكيف ترتبط بالمعرفة الموجودة لديه.

أظهر كريك وتولفينج أن الكلمات التي تُعالج لفهم معناها تُحفظ في الذاكرة بشكل أفضل بكثير من الكلمات التي تُعالج لفهم مظهرها أو صوتها. إن السؤال عما إذا كانت كلمة ما مناسبة لجملة معينة أو ما إذا كانت نوعًا من الحيوانات يُحفز الترميز الدلالي ويُنتج آثارًا ذاكرية دائمة. وتكمن هذه الميزة في أن المعالجة الدلالية تُنشئ مسارات استرجاع متعددة وتُدمج المعلومة الجديدة في بنية معرفية منظمة.

يتطلب الترميز الدلالي جهدًا، ويستفيد من التوسع فيه، وذلك من خلال توليد الأمثلة، وتكوين الصور الذهنية، أو ربط المادة بالتجربة الشخصية. وهو الشكل الأكثر مسؤولية عن الاحتفاظ بالمعرفة الواقعية والمفاهيمية على المدى الطويل. أما التكرار الآلي دون الاهتمام بالمعنى فينتج عنه ذكريات أضعف وأكثر هشاشة.

عندما يكون التركيز على معنى شيء ما بدلاً من شكله أو صوته، فإن الترميز يكون دلاليًا.