編碼是將接收到的訊息轉換成記憶系統可以儲存的形式的過程。如果沒有編碼，以後就無法檢索到任何資訊。

資訊可以透過多種方式編碼。視覺編碼捕捉影像；聽覺編碼捕捉聲音；語意編碼捕捉意義。更深層、更精細的編碼——例如將新資訊與已有知識聯繫起來、形成心理圖像或生成實例——比對錶面特徵的淺層處理產生更持久的痕跡。注意力是把關人：無人關注的訊息很少能被編碼得夠牢固而得以保存。

編碼並非單一事件。初始註冊之後是鞏固階段，在此階段，記憶痕跡會穩定下來並與現有神經網路整合，這個過程通常發生在睡眠期間。幹擾、壓力和注意力分散都會損害編碼，即使個體有意學習也是如此。間隔練習、提取練習和精細化提問等技巧可以提高編碼質量，從而提升後續的回憶效果。

記憶體故障通常是編碼故障。這些資訊從一開始就從未被牢固地寫入。