短期记忆主要跟神经元的活动及神经元之间的联系有关。尤其是大脑皮层下一个形状像海马的脑区有关，长期记忆主要跟新突触的建立有关。短期记忆最重要的特征是信息保持时间相当有限。在未经复述的条件下，大部分信息在短期记忆中保持的时间很短，通常在5－20秒，最长不超过1分钟。短期记忆有时也被称为电话号码式记忆，如同人们查到电话号码后立刻拨号，通完了话，号码也就随即忘掉。