Oppimistapahtuman laadulla on suuri merkitys tiedon tallentumiselle muistiin. Siksi henkilön vireystila ja keskittymiskyky vaikuttavat ratkaisevasti siihen, miten hyvin jokin asia tallentuu muistiin. Jos muistamisen edellytykset ovat huonot, on todennäköistä, että asia unohtuu nopeasti. Myös älykkyydellä ja kyvyllä omaksua uutta tietoa on vaikutusta.
Ihmisen aivoissa on niin sanottuja muistialueita, joilla säilytetään omaksuttuja tietoja, taitoja ja erilaisia kokemuksia. Avainasemassa ovat muistijäljet, joiden muodostumisen oletetaan edellyttävän uusien proteiinimolekyylien ja hermosoluyhteyksien syntymistä. Kaikkea tietoa ei tallenneta muistiin samalla tavalla, vaan muistettavan asian laatu määrää, mitä muistin lajia kulloinkin käytetään. Esimerkiksi monet arkiset rutiinitoimet, kuten astianpesukoneen käynnistäminen, onnistuvat vaivattomasti sen tiedon varassa, joka on varastoitu aivojen motoristen alueiden kinesteettiseen eli kehonosien liikkeiden hallinnan mahdollistavaan muistiin. Ihmisellä on myös ”erikoismuisteja”, kuten kuulomuisti.
Muisti koostuu kolmesta osamuistista. Sensorinen muisti toimii hyvin nopeasti: aistimista saapuvat ärsykkeet viivähtävät siellä vain millisekunteja. Vain siinä tapauksessa, että sensorinen muisti luokittelee ärsykkeen jollakin tapaa merkittäväksi, se siirtyy pikamuistiin. Ärsyke säilyy pikamuistissa enintään joitakin minuutteja. Jos ärsyke on sellainen, että se kannattaa muistaa pitempään, se tallennetaan pysyvään muistiin. Tallennusprosessin onnistuminen edellyttää keskittymistä, toistoa ja muistamista tukevien mielleyhtymien syntymistä. Tätä vaihetta kutsutaan konsolidaatioksi, ja se on luonteeltaan oppimisprosessi. Se, miten helposti asia on palautettavissa mieleen, riippuu paljolti siitä, miten hyvin se on konsolidoitunut.
Kyvyssä tallentaa, säilyttää ja palauttaa mieleen tietoja, taitoja ja elämyksiä on huomattavia yksilöllisiä eroja. Ne eivät johdu kuitenkaan välttämättä fysiologisista syistä vaan asenteesta. Tutkimuksissa on selvinnyt, että opittavaan asiaan innostuneesti ja uteliaasti suhtautuvat henkilöt omaksuvat uusia asioita välinpitämättömiä selvästi paremmin.