語意編碼是指根據訊息的意思來處理。學習者關注的不是單字的發音或字形，而是單字的意思以及它與已有知識的連結。

克雷克和圖爾文的研究表明，基於意義加工的詞語比基於外觀或發音加工的詞語更容易被記住。詢問一個詞語是否符合特定句子，或者它是否代表某種動物，都能促使詞語進行語義編碼，從而產生持久的記憶痕跡。這種優勢源自於意義加工能夠建立多條檢索路徑，並將新資訊整合到現有的知識結構中。

語義編碼需要付出努力，並且受益於精細加工——例如舉例、建立圖像或將材料與個人經驗聯繫起來。它是對事實性和概念性知識長期記憶最為重要的編碼方式。機械重複而不關注其意義，只會產生較弱、更容易脫落的記憶。

當關注點在於某事物的含義而不是它的外觀或聲音時，編碼就是語義編碼。