감각 기억은 감각 정보가 기억 체계에 즉각적이고 매우 짧은 시간 동안 기록되는 것입니다. 감각 기억은 입력된 정보를 문자 그대로 몇 분의 1초에서 몇 초 동안, 감각 양식에 따라 보관합니다.

시각적 기억은 시각 정보를 약 0.25초 동안 저장하고, 청각적 기억은 청각 정보를 3~4초 동안 저장합니다. 조지 스펄링의 부분 보고 실험은 시각적 기억의 용량이 기억의 흔적이 사라지기 전에 사람들이 보고할 수 있는 것보다 크다는 것을 보여주었습니다. 감각 기억은 시스템이 관련 특징을 추출하고 눈 깜빡임이나 소리의 공백과 같은 짧은 단절 속에서도 정보를 통합할 수 있도록 합니다.

감각 기억 흔적 중 극히 일부만이 주의력에 의해 선택되어 작업 기억에서 추가 처리됩니다. 나머지는 소멸되어 사라집니다. 감각 기억은 양식 특이적이며 범주화 이전 단계의 기억입니다. 즉, 아직 의미 있는 사물이나 사건으로 해석되지 않은 상태입니다.

불꽃놀이의 잔상이나 방금 들은 문장의 희미한 메아리는 감각 기억을 떠올리게 하는 일상적인 예입니다.