Sensoriskt minne är den omedelbara, mycket korta registreringen av sensorisk information i minnessystemet. Det lagrar en bokstavlig kopia av inmatningen i en bråkdels sekund till några sekunder, beroende på modaliteten.

Ikoniskt minne lagrar visuell information i ungefär en kvarts sekund; ekoiskt minne lagrar auditiv information i tre eller fyra sekunder. George Sperlings partiella rapporteringsexperiment visade att kapaciteten hos ikoniskt minne är större än vad människor kan rapportera innan spåret bleknar. Sensoriskt minne gör det möjligt för systemet att extrahera relevanta funktioner och integrera information över korta avbrott, såsom blinkningar eller ljudgap.

Endast en bråkdel av det sensoriska minnesspåret selekteras av uppmärksamheten för vidare bearbetning i arbetsminnet. Resten förfaller och går förlorad. Sensoriskt minne är modalitetsspecifikt och prekategoriskt; det har ännu inte tolkats som meningsfulla objekt eller händelser.

Den kvardröjande efterbilden av ett tomtebloss eller det bleknande ekot av en just hörd mening är vardagliga påminnelser om sensoriskt minne.