Jakmile je informace zakódována, musí být uchována po určitou dobu, aby byla později k dispozici. Ukládání je uchovávání zakódované informace v paměti.

Různé systémy podporují ukládání v různých časových horizontech: synaptické změny po krátké intervaly, konsolidace na úrovni systému po delší dobu. Spánek hraje aktivní roli při stabilizaci určitých forem ukládání. Limity kapacity jsou nejzřetelnější u krátkodobé a pracovní paměti; dlouhodobé ukládání se z praktického hlediska jeví jako neomezené.

Ukládání není statické. Vzpomínky se mohou při reaktivaci modifikovat a interference je může degradovat. Biologické podmínky – věk, stresové hormony, neurologická onemocnění – ovlivňují integritu ukládání. Techniky, které zlepšují kódování a snižují interferenci, podporují spolehlivější ukládání. Bez ukládání by neexistovalo učení, které by přežilo přítomný okamžik.

To, co je dnes uloženo, se stává znalostmi, které formují zítřejší vnímání a rozhodování.