La memoria ecoica es el breve almacén sensorial de información auditiva. Los sonidos permanecen en este sistema durante unos segundos después de que el estímulo físico haya terminado, lo que permite al oyente "escucharlos" de nuevo internamente.

Su duración suele estimarse entre tres y cuatro segundos, tiempo suficiente para comprender una frase incluso si la atención se desvía momentáneamente. Si alguien pregunta "¿Qué acabo de decir?" y aún puedes recordar las palabras, estás recurriendo a la memoria ecoica. Su capacidad es relativamente grande, pero el recuerdo se desvanece rápidamente a menos que se le preste atención y se transfiera a la memoria de trabajo.

La memoria ecoica es específica de la modalidad; se distingue del almacenamiento sensorial visual conocido como memoria icónica. Estudios de neuroimagen y de lesiones la vinculan con áreas de la corteza auditiva. Las alteraciones pueden afectar la capacidad de seguir el habla rápida o de integrar sonidos sucesivos en percepciones coherentes.

El eco que se desvanece de un sonido después de que este se ha detenido no es simplemente una vibración residual. Es una representación neuronal activa que le da a la audición su continuidad temporal.