Odată ce informația a fost codificată, aceasta trebuie păstrată în timp dacă se dorește ca aceasta să fie disponibilă ulterior. Stocarea este reținerea informațiilor codificate în memorie.

Sisteme diferite permit stocarea pe intervale de timp diferite: modificări sinaptice pentru intervale scurte, consolidare la nivel de sistem pentru perioade mai lungi. Somnul joacă un rol activ în stabilizarea anumitor forme de stocare. Limitele de capacitate sunt cele mai evidente în memoria pe termen scurt și în cea de lucru; stocarea pe termen lung pare a fi practic nelimitată în scopuri practice.

Stocarea nu este statică. Amintirile pot fi modificate atunci când sunt reactivate, iar interferențele le pot degrada. Condițiile biologice - vârsta, hormonii stresului, bolile neurologice - afectează integritatea stocării. Tehnicile care îmbunătățesc codificarea și reduc interferențele susțin o stocare mai fiabilă. Fără stocare, nu ar exista învățare care să dureze mai mult decât momentul prezent.

Ceea ce este stocat astăzi devine cunoașterea care modelează percepția și decizia de mâine.