Przechowywanie to przechowywanie zakodowanych informacji w czasie. Po zarejestrowaniu materiału przez zmysły i przetworzeniu go do postaci użytecznej, musi on być przechowywany w jakimś trwałym stanie, aby był dostępny w przyszłości. Bez przechowywania nie ma możliwości późniejszego odzyskania.

Systemy pamięci różnią się pod względem czasu przechowywania informacji. Pamięć sensoryczna trwa ułamki sekundy. Pamięć krótkotrwała, czyli robocza, trwa sekundy, chyba że zostanie odświeżona. Pamięć długotrwała może trwać lata, a nawet całe życie. Uważa się, że fizyczne podstawy długotrwałego przechowywania danych obejmują trwałe zmiany w sile połączeń synaptycznych, a w większej skali – reorganizację sieci neuronowych.

Pamięć masowa nie jest pasywnym magazynem. Pamięci można konsolidować, rekonsolidować po odzyskaniu i stopniowo przekształcać. Zakłócenia, rozpad i awarie odzyskiwania mogą utrudnić dostęp do przechowywanych informacji, nawet jeśli ich ślad nie został całkowicie usunięty.

• Przechowywanie zakodowanych informacji
• Występuje w wielu skalach czasowych
• Wspierane przez zmiany na poziomie synaptycznym i systemowym
• Zastrzega się możliwość późniejszej modyfikacji

Jakość zapisu w dużej mierze zależy od sposobu pierwotnego zakodowania materiału i późniejszych doświadczeń, które oddziałują na ślad.