長期記憶（long-term memory or LTM）是指能夠保持數天到數年的記憶。長期記憶與短期記憶不同，後者為感官收錄後再經注意而在時間上延續到20秒以內的記憶。而短期記憶經過不斷反覆複習，便會成為長期記憶，從而在大腦中保持著較長的時間。

根據加拿大認知心理學家Endel 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。外顯記憶並可以分為程序性記憶和陳述性記憶。而陳述性記憶又包括語義記憶和情景記憶。

• 外顯記憶

• 程序性記憶（Procedural memory）:關於如何做一件事情的記憶。
• 陳述性記憶（Declarative memory）:關於一些具體的事情和情形的記憶。

1. 語義記憶(Semantic memory):意指一般性知識。語言知識和其他概念儲存的地方，像是字典、辭典或百科全書。
2. 情節記憶(Episodic memory):意指個體的自傳式記憶，是個體在一生中親自去體驗和記憶的事件記憶。

• 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。

長時記憶的信息提取形式有回憶與再認兩種。考試時的選擇題或由人群中把認識的人辨識出來，都是再認的方式。而回憶法則像是問答題或填充題，只提供記憶的線索，而不包含解答在裡面，答案要靠自己從腦海中思索出來。

一般人處理語文訊息時，在短期記憶階段以聲碼為主，而在長期記憶階段，以意碼較為重要。

現代科學家已經證明，要將學習過的情報轉換成為永久記憶，需要的時間大約是2年之久。

形成永久記憶的條件就是讓知識情報在大腦形成瞬間記憶，接著經過思考之後，轉換成為短期記憶；經過幾次的複習，再轉換成為長期記憶；之後，要維持長期記憶的時間延續2年，讓這組知識情報對應的神經元突觸連結會生成一種特殊的蛋白質，固化這個連結，因此才能生成所謂的永久記憶。

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"：由於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。

1. 計畫性練習：分散練習在某種程度上優於集中練習，休息時間越長者、學習效果也比較好。
2. 軌跡法:利用記憶中留有的空間性心像，回想記憶中事物的位置。
3. 關鍵字法:適用於學習外語單字。

• "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。

此外，諾貝爾生理學或醫學獎得主利根川進（Susumu Tonegawa）研究發現，睡眠對形成長期記憶有很大影響。他指出學生為應付考試通宵溫習，往往考試後就會忘記溫習過的知識。

另外加州大學歐文分校研究發現，食用高脂食物，會促使長期記憶形成。