Trí nhớ dài hạn là kho lưu trữ tương đối bền vững và dường như vô tận của hệ thống trí nhớ. Nó lưu giữ kiến ​​thức, kỹ năng và kinh nghiệm có thể được sử dụng trong nhiều năm hoặc nhiều thập kỷ.

Thông tin được lưu trữ trong trí nhớ dài hạn thông qua quá trình mã hóa và củng cố. Sau khi được lưu trữ, thông tin có thể được truy xuất khi cần thiết, mặc dù việc truy xuất không phải lúc nào cũng hoàn hảo hoặc đầy đủ. Các nhà tâm lý học phân biệt một số hệ thống con. Trí nhớ tường minh hay trí nhớ khai báo bao gồm các sự kiện và thông tin cá nhân có thể được nhớ lại một cách có ý thức. Trí nhớ ngầm hay trí nhớ không khai báo bao gồm các kỹ năng, hiệu ứng mồi và các phản ứng có điều kiện ảnh hưởng đến hành vi mà không cần nhớ lại một cách có ý thức. Trí nhớ ngữ nghĩa lưu trữ kiến ​​thức tổng quát; trí nhớ sự kiện lưu trữ các sự kiện đã trải nghiệm cá nhân.

Khả năng ghi nhớ dài hạn là vô cùng lớn. Con người có thể lưu giữ một lượng lớn từ vựng, khuôn mặt, địa điểm và kỹ năng thực hành. Sự quên lãng xảy ra do sự can thiệp, sự suy giảm của các dấu vết không được sử dụng hoặc do thất bại trong việc truy xuất thông tin. Ý nghĩa về mặt cảm xúc và việc truy xuất lặp đi lặp lại sẽ củng cố khả năng ghi nhớ. Giấc ngủ đóng vai trò quan trọng trong việc củng cố những kiến ​​thức mới học thành dạng ghi nhớ dài hạn ổn định hơn.

Khi bạn nhớ lại địa chỉ nhà thời thơ ấu hoặc đạp xe sau nhiều năm không tập luyện, đó là do bạn đang sử dụng trí nhớ dài hạn.