Паметта е процес на съхраняване на информация, която по-късно може да бъде използвана. Тя е задължителен елемент на възприятията и разпознаването, обучението (придобиване на знания и двигателни умения), речта и планиране на бъдещи действия. Почти винаги нашите възприятия и мислене използват предишния опит и запаметените минали събития. Паметта включва три основни процеса: въвеждане в паметта (фиксация), запазване на материала в паметта (съхранение) и извличане от паметта (възпроизвеждане).
Паметта може да е краткотрайна с продължителност секунди и минути и дълготрайна памет. Сетивната памет е най-краткотрайна – в течение на няколко стотици милисекунди се запазват сетивните белези на обектите, след което се заместват от нови. Запазването на информация в течение на секунди и минути се свързва с ключовата роля на Бродманово поле 46, разположено в префронталната част на челните дялове на двете полукълба. Бродмановото поле 46 има двустранни връзки с асоциативните зони на слепоочните и теменните дялове. Префронталните зони (поле 46) играят ролята на краткотрайно хранилище на информация от отдалечени корови зони в двете полукълба. Освен запазването на информация в краткотрайната памет, тази зона е свързана с още една функция – текущ достъп до дълготрайната памет, благодарение на който информация от краткотрайната памет се прехвърля в дълготрайната, и обратно – информация от дълготрайната памет постъпва в хранилището на краткотрайната памет. По този начин е възможно текущо, за кратки интервали от време (секунди, минути), да се запазва и ползва информация, независимо от това дали тя е нова или е изтеглена от дълготрайната памет.
Хипокампът играе ключова роля за дълготрайната памет. Той получава информация от обширни зони, сетивни, двигателни и асоциативни, и запазва, „запаметява” връзки между стимули, обекти, събития. Това става при запаметяването на нов материал и продължава дълго след това (закрепване, консолидиране на паметта за съответните факти и събития).
Увреждането на хипокампа предизвиква антероградна амнезия – невъзможност за дълготрайно запаметяване. Паметта за факти и събития отпреди увреждането (ретрорадна амнезия) се засяга в много по-малка степен и предимно за събитията непосредствено преди увредата. Паметта за двигателни умения в тези случаи остава незасегната.
Повишаването на ефективността на синаптичното предаване е механизма на паметта. То се постига вероятно чрез увеличаване на броя активирани пресинатпични неврони. В постсинаптичния неврон процесът на запаметяване се свързва с т.н. дълготрайна потенциация – продължителна деполяризация поради навлизане на калциеви йони при активиране на NMDA глутаматни рецептори. Краткотрайната памет се обяснява с активиране на ревербериращи невронни вериги.