長期記憶是能夠保持幾天到幾年的記憶。它與工作記憶以及短期記憶不同，后二者只保持幾秒到幾小時。生物學上來講，短期記憶是神經連接的暫時性強化，生理上的結構是反響回路（reverberatory circuit)，而通過鞏固后、可變為長期記憶。
類別

根據Tulving的多重記憶系統理論，長期記憶分為內隱記憶和外顯記憶。外顯記憶又可以分為程序性記憶和陳述性記憶。陳述性記憶包括語義記憶和情景記憶。

程序性記憶:關于如何做一件事情的記憶。

陳述性記憶:關于一些具體的事情和情形的記憶。

語義記憶:關于世界的一般知識和規律的記憶。

情景記憶:關于某一個時空中的事件和情景的記憶。

內隱記憶:一種無法在正常意識中表現出來,但通過一些手段可以測量的記憶。對內隱記憶的研究是20世紀90年代的研究熱點。
提取和編碼方式

長時記憶的信息提取形式有回憶和再認兩種。加工的深度對記憶的效果有很大的影響。

此外，短期記憶主要由聲碼所構成，而長期記憶以意碼為主要。
 遺忘的原因

對于遺忘的原因有以下幾種說法：
衰退說：認為記憶痕跡如果不鞏固強化會隨著時間推移變淺至消失。
干擾說：認為外界刺激的干擾導致記憶無法順利提取出來。其中包括前攝抑制和后攝抑制。
壓抑說：這是Freud精神分析提出的一種說法，認為人通常不愿意回憶那些給自己帶來創傷的經歷。以至這些記憶會受到壓制而無法回憶。
提取失敗說：有人把人腦比作一個圖書館。記憶就是從圖書館里取書的過程。如果沒有線索找不到書，圖書就會就會隱身在圖書館無法看到，這就好比遺忘。遺忘是找不到合適的提取線索而發生的。
形成長期記憶的方法

為了形成長期記憶，有數種可能的策略可將記憶內容由短期記憶移至長期記憶區。
善用編碼：因為長期記憶以意碼為主，因此有意義的內容將有助於形成長期記憶。欲使短期記憶的內容產生意義，則需與舊有知識產生聯結 (編碼)，使內容與舊有知識產生掛勾，由舊有知識給予新資訊『意義』，則知識內容較容易被置於長期記憶中。若無法在舊有知識中找到與新資訊相類同的訊息，則可以利用『聯想法』，將新資訊建構出意義，以幫助記憶。許多人背誦八國聯軍是哪八個國家時，使用各國的諧音餓的話，每日熬一鷹 (俄德法美日奧義英)以進行記憶即是利用聯想法將新資訊置入長期記憶中。
善用複習：人類的記憶力並不佳，德國心理學家 Ebbinghaus 的研究發現，多數人現下讀的書，在二十分鐘之後祇記得其中六成，到了隔天更是祇記得其中的三成。但之後遺忘的速度較為趨緩，到了一個月後還能記得其中的兩成。可見，對『記憶』而言，第一天是記憶的關鍵時刻。研究發現，如果在閱讀後的九小時之內對閱讀的內容做一次複習，則可以有效提昇長期記憶量。

為了形成良好結構的長期記憶，睡眠被認為是必要的因素。