Mozart dường như sở hữu một trí nhớ âm nhạc tuyệt vời, mặc dù có lẽ không phải là khả năng thần kỳ đã đi vào huyền thoại. Đặc biệt, việc sử dụng các loại nhạc cụ phím và bản phác thảo để sáng tác đã nêu ở trên sẽ không cần thiết đối với một nhà soạn nhạc sở hữu trí nhớ siêu phàm. Đã có nhiều giai thoại chứng minh khả năng ghi nhớ của Mozart.

Hai trong số những bản sonata dành cho violin đã làm nảy sinh giai thoại về việc Mozart đã chơi phần piano tại buổi ra mắt từ trí nhớ, chỉ có nghệ sĩ violin chơi từ bản nhạc. Điều này đúng với bản Sonata cho violin ở cung Sol trưởng, K. 379 / 373a, bản nhạc Mozart đã viết trong một bức thư cho Leopold (8 tháng 4 năm 1781) rằng ông đã viết ra phần violin trong một tiếng vào buổi đêm trước buổi biểu diễn[16] "nhưng trong khi hoàn thành nó, con chỉ viết ra phần đệm cho Brunetti và giữ lại phần riêng của con trong đầu mình."[17] Một câu chuyện tương tự cũng tồn tại liên quan đến bản Sonata cho violin ở cung Si giáng trưởng, K. 454, được trình diễn trước Hoàng đế tại Kärntnertortheater vào ngày 29 tháng 4 năm 1784.[18]

Người ta có thể đặt câu hỏi liệu trong những trường hợp này, Mozart có nhớ toàn bộ phần nốt nhạc của đàn phím hay không. Với lời chứng độc lập ở trên về khả năng lấp đầy khoảng trống thông qua ứng biến, dường như Mozart cũng có thể làm được điều này khi biểu diễn các bản sonata dành cho violin.

Một ví dụ khác về trí nhớ mạnh mẽ của Mozart liên quan đến việc ông ghi nhớ và chép lại truyện Miserere của Gregorio Allegri trong nhà nguyện Sistine khi mới 14 tuổi. Một lần nữa, nhiều yếu tố cho thấy kỹ năng điêu luyện của Mozart không phải là một phép màu siêu phàm. Tác phẩm được đề cập có phần lặp lại, và Mozart đã có thể quay lại để nghe một buổi biểu diễn khác nhằm sửa các lỗi trước đó của mình. Maynard Solomon cho rằng Mozart có thể đã nhìn thấy một bản sao khác trước đó, nhưng nói thêm rằng ông "chắc chắn có khả năng viết ra Miserere từ trí nhớ".[19]