दीर्घकालिक स्मृति, स्मृति तंत्र का अपेक्षाकृत स्थायी और प्रतीत होता है असीमित भंडार है। इसमें ज्ञान, कौशल और अनुभव संग्रहित होते हैं जो वर्षों या दशकों तक उपलब्ध रह सकते हैं।

जानकारी को एन्कोडिंग और समेकन के माध्यम से दीर्घकालिक स्मृति तक पहुँचाया जाता है। एक बार संग्रहित हो जाने पर, आवश्यकता पड़ने पर इसे पुनः प्राप्त किया जा सकता है, हालाँकि पुनः प्राप्ति हमेशा पूर्ण या सटीक नहीं होती। मनोवैज्ञानिक कई उपप्रणालियों में अंतर करते हैं। प्रत्यक्ष या घोषणात्मक स्मृति में वे तथ्य और व्यक्तिगत घटनाएँ शामिल होती हैं जिन्हें सचेत रूप से याद किया जा सकता है। अप्रत्यक्ष या गैर-घोषणात्मक स्मृति में वे कौशल, उत्तेजना प्रभाव और अनुकूलित प्रतिक्रियाएँ शामिल होती हैं जो सचेत स्मरण के बिना व्यवहार को प्रभावित करती हैं। अर्थ संबंधी स्मृति सामान्य ज्ञान को संग्रहित करती है; सामयिक स्मृति व्यक्तिगत रूप से अनुभव की गई घटनाओं को संग्रहित करती है।

दीर्घकालिक स्मृति की क्षमता बहुत अधिक होती है। लोग बड़ी मात्रा में शब्दावली, चेहरे, स्थान और कार्यप्रणाली संबंधी कौशल याद रख पाते हैं। भूलने की प्रक्रिया व्यवधान, अप्रयुक्त जानकारी के क्षीण होने या पुनः प्राप्त करने में विफलता के कारण होती है। भावनात्मक महत्व और बार-बार पुनः प्राप्त करने से स्मृति प्रतिधारण मजबूत होता है। नींद नई सीखी गई सामग्री को अधिक स्थिर दीर्घकालिक रूप में समेकित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

जब आपको बचपन का कोई पता याद आता है या आप वर्षों के अभ्यास के बाद साइकिल चलाते हैं, तो आप दीर्घकालिक स्मृति का उपयोग कर रहे होते हैं।