Trí nhớ dài hạn được dùng để lưu trữ thông tin trong thời gian dài. Mặc dù có vẻ chúng ta quên đi mỗi ngày, dường như trí nhớ dài hạn bị mai một rất ít qua thời gian và có thể lưu trữ lượng thông tin không giới hạn trong thời gian vô hạn. Có một số tranh luận về việc chúng ta có thực sự "quên" hoàn toàn hay chúng ta chỉ ngày càng khó khan để truy cập hoặc lấy lại các thông tin lưu trong bộ nhớ.

Trí nhớ ngắn hạn có thể trở thành trí nhớ dài hạn qua quá trình hợp nhất, gồm việc nhắc lại nhiều lần và kết hợp với ý nghĩa. Không giống như trí nhớ ngắn hạn (chủ yếu dựa vào âm thanh, ít hình ảnh để lưu trữ thông tin), trí nhớ dài hạn mã hóa thông tin để lưu trữ (dựa trên ý nghĩa và sự liên tưởng). Tuy nhiên, có bằng chứng cho thấy rằng bộ nhớ dài hạn cũng được mã hóa bằng âm thanh.

Trí nhớ dài hạn có hai dạng chính: trí nhớ bạn có thể tường thuật lại (ví dụ: bạn nhớ được thủ đô của Việt Nam là Hà Nội, hay bạn nhớ được những sự kiện đã từng xảy ra…) và trí nhớ tiềm ẩn (như khả năng chơi piano, chơi golf…).

Củng cố trí nhớ dài hạn

Việc bộ não đánh mất thông tin diễn ra như minh họa ở biểu đồ. Thông tin được nạp vào bộ nhớ con người và sẽ mất dần theo thời gian với một tốc độ rất nhanh. Để khắc phục tình trạng này, chúng ta cần ôn lại thông tin cần nhớ để củng cố trí nhớ và biến trí nhớ ngắn hạn thành trí nhớ dài hạn.Những thông tin càng phức tạp thì con người càng phải ôn lại trong thời gian cách quảng ngắn hơn. Chẳng hạn như ôn lại sau một tiếng, hai tiếng, bốn tiếng, một ngày, v.v. Nhắc lại thông tin càng nhiều lần, thông tin càng trở nên khó quên và tốc độ quên sẽ giảm đến mức thấp nhất hoặc không bao giờ quên.Biểu đồ mô tả sau những lần ôn lại thông tin, đường quên dần trở nên ít dốc dơn. Điều này có nghĩa là tốc độ quên thông tin đó của bộ não chậm dần và gần như không thay đổi sau hơn 4 lần ôn tập. Đương nhiên, nếu thông tin khó hiểu và phức tạp hơn thì chúng ta cần ôn nhiều lần hơn.