持續時間僅約1秒鐘的記憶。又稱暫態記憶。一切輸入記憶系統的資訊，首先必須通過感覺器官的活動產生感覺知覺。當引起感覺知覺的刺激物不再繼續呈現時，其作用仍能繼續保持一個極短的時間。這種短暫的保持就是感覺記憶。由於它就像登記一樣把輸入的資訊記錄下來，故又稱感覺登記。
進入感覺記憶的資訊以感覺痕跡的形式被登記下來，其特點是:①資訊完全依據它所具有的物理特性編碼，具有鮮明的形象性。②作用時間短。視感覺記憶約為0.25～1秒；聽感覺覺記憶雖可超過1秒，但也不長於4秒。③一般認為感覺記憶的容量為9～20個字母或物體，有時更多些。④感覺記憶痕跡很容易衰退，隻有受到特別註意的材料，才轉入短時記憶，否則就會很快消失。
美國心理學傢G.斯珀林1960年首先提供瞭感覺記憶存在的證據。他在做記憶實驗時發現，許多被試雖隻能報告出4、5個字母，卻聲稱他們所看到的比所能報告的要多。為瞭查明被試究竟是沒有看清這些字母還是看到後又忘瞭，他創造瞭部分報告法。它與傳統的研究方法不同。過去的記憶實驗，總是要求被試將他記住的東西全部報告出來，以此計算回憶的成績，可稱為全部報告法。斯珀林則讓被試隻報告所記住的一部分東西。他用速示器向被試呈現一張有12個字母的卡片（見圖）。
字母分上、中、下3行，每行4個，呈現時間50毫秒。呈現畢，立即將高、中、低3種聲音按隨機順序給被試其中的一種。要求被試聽到高音信號，就立刻報告上面一行字母；聽到中音或低音，就報告中間或下邊一行字母。結果表明：若聲音恰在刺激卡片剛剛消失時呈現，被試能報告出所指定的任何一行字母的76％。既然任何一行字母被試都能報告出來，就可以推算出他瞬間保持的應為12×76％=9.12個字母。這與前人關於瞬間隻能辨認4、5個物體的結論有很大差異。斯珀林據此提出，人的記憶系統中還存在一個獨立的感覺記憶階段。
有些實驗證明，若把回憶與視覺刺激終止之間的間隔延長，回憶成績就明顯下降。聲音信號延遲0.15秒呈現，回憶成績就降為立即回憶的60％；延遲0.3秒，則降為55％；延遲1秒，就降到4或5個字母瞭。斯珀林認為，所謂記憶或知覺范圍是4、5個項目的傳統說法，反映的並非信息存儲系統最初階段的容量，而是在映象消退之前轉入下一個記憶階段能夠提取出來的信息數量。