A tárolás az emlékezés második szakasza, amely a kódolást és az előhívást követi. A kódolt információk időbeli megőrzésére utal. A tárolás lehet rövid, mint például a szenzoros memória, amely kevesebb mint egy másodpercig tart, vagy tartós, mint a hosszú távú memória, amely egy életen át is eltarthat.

Az információ a szinaptikus kapcsolatok változásain keresztül, a hosszú távú memóriák esetében pedig az idegsejtek és a fehérjeszintézis szerkezeti változásain keresztül tárolódik. A tárolás kapacitása és időtartama memóriarendszerenként változik: a szenzoros memória nagy mennyiségű információt tárol nagyon rövid ideig, a rövid távú memória körülbelül hét elemet 20-30 másodpercig, míg a hosszú távú memória lényegében korlátlan kapacitású és időtartamú.

Memóriarendszerek

• Szenzoros memória: nagyon rövid, nagy kapacitású
• Rövid távú memória: ~7 elem, 20–30 másodperc
• Hosszú távú memória: korlátlan, potenciálisan állandó
• A konszolidáció stabilizálja a hosszú távú tárolást