หน่วยความจำประสาทสัมผัสคือการจัดเก็บข้อมูลทางประสาทสัมผัสชั่วคราวสำหรับการอ้างอิงยาวนานเป็นวินาที หากบุคคลต้องการแปลงหน่วยความจำประสาทสัมผัสเป็นหน่วยความจำที่เก็บไว้อย่างถาวรเขาจะต้องใส่ใจกับการป้อนข้อมูลทางประสาทสัมผัสเพื่อให้สมองรู้ว่าจะจัดเก็บมันไว้ในตำแหน่งถาวรมากขึ้น การศึกษาจำนวนมากได้สำรวจความทรงจำทางประสาทสัมผัสและวิธีการทำงาน มันมีบทบาทสำคัญในการรับรู้การรับรู้และการปฏิบัติงาน
ภายใต้สภาวะปกติประสบการณ์เช่นการมองเห็นเสียงหรือการสัมผัสจะถูกเก็บไว้ในสมองเป็นเวลาสองสามวินาทีแล้วทิ้งไป สิ่งนี้สามารถสร้างปรากฏการณ์ทางประสาทสัมผัสที่แปลกประหลาดเช่นความรู้สึกที่ว่านกหวีดรถไฟยังคงเป่าหลังจากที่มันหยุดหรือการปรากฏของภาพเบลอเมื่อวัตถุสดใสถูกลากไปกับพื้นหลังสีเข้ม จอแสดงผลบางตัวใช้หน่วยความจำประสาทสัมผัสในลักษณะนี้และให้สมองเติมส่วนหนึ่งของภาพจากหน่วยความจำชั่วคราวในขณะที่กะพริบส่วนต่อไป
หน่วยความจำแบบ Haptic, iconic และ echoic เป็นหน่วยความจำประสาทสัมผัสทุกประเภทที่แตกต่างกันครอบคลุมการสัมผัสการมองเห็นและเสียงตามลำดับ สำหรับหน่วยความจำที่จะติดนานกว่าสองสามวินาทีก็ต้องโดดเด่น ตัวอย่างเช่นภาพที่กระทบกระเทือนจิตใจมักจะเข้าสู่ความจำระยะยาวเพราะบุคคลนั้นตกตะลึงหรือไม่สบายใจเนื่องจากอุบัติเหตุทางรถยนต์หรือเหตุการณ์ที่เจ็บปวดอื่น ๆ ในทำนองเดียวกันพนักงานเสิร์ฟอาจจำคำสั่งได้โดยไม่ต้องจดลงไปเมื่อเธอมุ่งเน้นไปที่ลูกค้าในขณะที่เขาพูด
ธรรมชาติของความจำทางประสาทสัมผัสที่หายวับไปยังอธิบายว่าทำไมบางครั้งผู้คนมีความจำที่ไม่ดีสำหรับสิ่งที่พวกเขาเพิ่งเห็นได้ยินหรือสัมผัส หากนักเรียนมีสมาธิในขณะที่กำลังมองหาบางสิ่งอยู่เช่นเธอจะอ่านข้อมูลที่เกี่ยวข้องพลิกกลับไปที่สิ่งที่เธอกำลังทำอยู่และตระหนักว่าเธอไม่สามารถจำสิ่งที่เธอเพิ่งอ่านได้ ในทำนองเดียวกันเมื่อสมาชิกในครอบครัวตะโกนหมายเลขโทรศัพท์ที่ใครบางคนวิ่งออกไปที่ประตูบุคคลนั้นอาจจำหมายเลขไม่ได้เมื่อเขาไปเรียกมันหลายชั่วโมงต่อมา
สมองสามารถเก็บข้อมูลได้ประมาณเจ็ดหน่วยในหน่วยความจำทางประสาทสัมผัสก่อนที่จะต้องมีพื้นที่มากขึ้นโดยการทิ้งหรือเก็บข้อมูล มันเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องตระหนักถึงสิ่งนี้ในระหว่างช่วงการศึกษาเนื่องจากข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการจำสามารถทำให้ง่ายต่อการจดจำ ยกตัวอย่างเช่นตัวเลขที่ให้เป็นชุดจะจดจำได้ง่ายกว่าสตริงยาว หลายคนสามารถจำหมายเลขโทรศัพท์เช่น 555-1212 แต่จำสายไม่ได้ 5551212
