A memória de longo prazo é o depósito relativamente permanente e aparentemente ilimitado do sistema de memória. Armazena conhecimentos, competências e experiências que podem permanecer disponíveis durante anos ou décadas.

A informação chega à memória de longo prazo através da codificação e consolidação. Uma vez armazenada, pode ser recuperada quando necessário, embora a recuperação nem sempre seja perfeita ou completa. Os psicólogos distinguem vários subsistemas. A memória explícita ou declarativa abrange factos e acontecimentos pessoais que podem ser recordados conscientemente. A memória implícita ou não declarativa abrange as capacidades, os efeitos de priming e as respostas condicionadas que influenciam o comportamento sem recordação consciente. A memória semântica armazena conhecimento geral; a memória episódica armazena os acontecimentos vivenciados pessoalmente.

A capacidade da memória de longo prazo é enorme. As pessoas retêm vastas quantidades de vocabulário, rostos, lugares e competências procedimentais. O esquecimento ocorre por interferência, deterioração de vestígios não utilizados ou falha na recuperação da informação. O significado emocional e a recuperação repetida fortalecem a retenção. O sono desempenha um papel fundamental na consolidação do material recém-aprendido numa forma mais estável a longo prazo.

Quando se lembra de uma morada de infância ou anda de bicicleta depois de anos sem praticar, está a usar a memória de longo prazo.