Сенсорная память — это непосредственная, очень кратковременная запись сенсорной информации в системе памяти. Она хранит буквальную копию входной информации в течение доли секунды или нескольких секунд, в зависимости от модальности.

Иконическая память хранит визуальную информацию примерно четверть секунды; эхоическая память хранит слуховую информацию в течение трех-четырех секунд. Эксперименты Джорджа Сперлинга с частичным отчетом показали, что емкость иконической памяти больше, чем то, что люди могут сообщить до того, как след исчезнет. Сенсорная память позволяет системе извлекать релевантные признаки и интегрировать информацию в условиях коротких перерывов, таких как моргание глаз или паузы в звуке.

Лишь небольшая часть следа сенсорной памяти отбирается вниманием для дальнейшей обработки в рабочей памяти. Остальная часть затухает и теряется. Сенсорная память является модально-специфической и докатегориальной; она еще не интерпретируется как значимые объекты или события.

Остаточное изображение от бенгальского огня или затухающее эхо только что услышанной фразы — это повседневные напоминания о чувственной памяти.