Po zakodowaniu informacja musi być przechowywana przez dłuższy czas, aby była dostępna później. Przechowywanie to przechowywanie zakodowanych informacji w pamięci.

Różne systemy obsługują przechowywanie w różnych skalach czasowych: zmiany synaptyczne w krótkich odstępach czasu, konsolidacja na poziomie systemowym w dłuższych okresach. Sen odgrywa aktywną rolę w stabilizacji niektórych form przechowywania. Ograniczenia pojemności są najbardziej widoczne w pamięci krótkotrwałej i roboczej; pamięć długotrwała wydaje się praktycznie nieograniczona w praktyce.

Pamięć nie jest statyczna. Wspomnienia mogą ulec modyfikacji po reaktywacji, a zakłócenia mogą je degradować. Czynniki biologiczne – wiek, hormony stresu, choroby neurologiczne – wpływają na integralność pamięci. Techniki poprawiające kodowanie i redukujące zakłócenia wspierają bardziej niezawodne przechowywanie. Bez pamięci nie byłoby uczenia się, które przetrwałoby chwilę obecną.

To, co przechowujemy dziś, staje się wiedzą, która ukształtuje jutrzejsze postrzeganie i decyzje.