A szemantikai kódolás az információk jelentése szerinti feldolgozása. Ahelyett, hogy egy szó hangzására vagy megjelenésére koncentrálna, a tanuló arra figyel, hogy mit jelent a szó, és hogyan kapcsolódik a meglévő ismereteihez.

Craik és Tulving kimutatták, hogy a jelentésük alapján feldolgozott szavak sokkal jobban emlékeznek, mint a megjelenésük vagy hangzásuk alapján feldolgozott szavak. Ha megkérdezzük, hogy egy szó illik-e egy adott mondathoz, vagy egy állattípusról van-e szó, az szemantikai kódolást kényszeríti ki, és tartós emléknyomokat hoz létre. Az előny azért merül fel, mert az értelmes feldolgozás több visszakeresési útvonalat hoz létre, és az új elemet egy szervezett tudásstruktúrába integrálja.

A szemantikus kódolás erőfeszítést igényel, és a részletesebb kidolgozásból – példák generálásából, képek alkotásából vagy az anyag személyes tapasztalatokhoz való kapcsolásából – profitál. Ez a kódolási forma felelős leginkább a tényszerű és fogalmi ismeretek hosszú távú megőrzéséért. A jelentésre való odafigyelés nélküli mechanikus ismétlés gyengébb, törékenyebb emlékeket eredményez.

Amikor a hangsúly azon van, hogy valami mit jelent, nem pedig azon, hogy hogyan néz ki vagy hogyan hangzik, a kódolás szemantikai.