Mọi trải nghiệm đều tạo ra một ký ức - nó còn tồn tại hay không phụ thuộc vào tần suất nó được nhớ lại. Các kết nối thần kinh phức tạp cho phép các ký ức hình thành và những ký ức này có thể củng cố, hồi tưởng hoặc biến mất.

Trí nhớ được hình thành khi một nhóm tế bào thần kinh kích hoạt theo một mô hình cụ thể để hồi đáp những trải nghiệm mới - những kết nối thần kinh này sau đó có thể kích hoạt lại để tái tạo lại trải nghiệm đó, đây chính là ký ức. Trí nhớ được phân thành năm loại (bên phải). Chúng được lưu trữ một thời gian ngắn trong trí nhớ ngắn hạn (trí nhớ làm việc) nhưng có thể phai nhạt dần trừ khi trải nghiệm ấy có giá trị cảm xúc hoặc quan trọng, trong trường hợp đó, nó được mã hóa (bên dưới) vào bên trong trí nhớ dài hạn. Khi nhớ lại một ký ức, các tế bào thần kinh ghi nhớ nó đầu tiên sẽ được kích hoạt lại. Điều này củng cố các kết nối của chúng và nếu được thực hiện nhiều lần sẽ củng cố lại ký ức đấy. Các thành phần của trí nhớ, chẳng hạn liên quan đến âm thanh hoặc mùi, nằm ở các vùng khác nhau của não bộ và để hồi tưởng lại ký ức, thì cần phải kích hoạt tất cả các bộ phận này. Trong quá trình nhớ lại, một bộ nhớ có thể vô tình hợp nhất với thông tin mới, một khi đã kết hợp thì không thể thu hồi với thông tin giống như thông tin ban đầu (được gọi là sự hỗn hợp). Endel Tulving giải thích trí nhớ là hai quá trình riêng biệt: lưu giữ thông tin trong trí nhớ dài hạn và truy xuất (hồi tưởng) lại nó. Mối liên hệ giữa hai yếu tố này có nghĩa là việc được nhắc nhở về các trường hợp mà ký ức được lưu giữ có thể hoạt động như một chuỗi kích hoạt để truy xuất lại chính ký ức đó

Quá trình mã hóa [encoding] một ký ức phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Ngay cả khi được ghi nhớ thì một ký ức cũng có thể mất hai năm để được củng cố vững chắc.