Механізми пам´яті досліджують у межах різних наук, насамперед фізіології, біохімії, психології. Фізіологи з´ясували, що пам´ять забезпечує спільна робота функціональних блоків мозку, значну роль серед яких відіграє блок приймання, обробки й зберігання інформації. Нейрони цього блоку здатні зберігати сліди збуджень і звіряти їх із параметрами нової інформації. Інформація, що надходить, недовго циркулює в замкнених нервових колах. Процеси запам´ятовування та збереження являють собою утворення тимчасових нервових зв´язків між новою інформацією і тією, що вже була закріплена. Процес відтворення - це відновлення цих зв´язків, а забування - їхнє гальмування. Тривале збереження інформації перебуває під контролем лобових часток мозку і в разі їхнього ураження процес відтворення стає безконтрольним.

Як засвідчили біохімічні дослідження, збудження нейронів викликають хімічні реакції, що призводять до зміни складу рибонуклеїнової кислоти (РНК). Повторна дія того самого подразника зумовлюватиме такі самі зміни, а здатність молекул РНК змінюватися практично необмеженою кількістю способів дає змогу зберігати дуже велику кількість різноманітних слідів. На відміну від молекул РНК, молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) є носіями генетичної пам´яті, зберігають коди генотипу людини. Хоча деякі види ДНК беруть участь і в процесах прижиттєвої пам´яті.

Пам´ять також здатна відновлювати певний емоційний стан у разі повторної дії ситуації. Слідами в емоційній пам´яті є не емоції і почуття, а ті чинники, які їх зумовили. Особливості цієї пам´яті – у швидкості, винятковій стійкості, тривалості зберігання слідів та в мимовільності відтворення. Якщо в житті людини виникає ситуація, схожа на емоційно забарвлені події минулого, у неї з´являються подібні емоційні стани. При цьому людина не ставиться до згаданого почуття як до спогадів пережитого раніше, а пов´язує його саме з цією ситуацією.