Teoria proposta por Richard C. Atkinson e Richard M. Shiffrin sobre níveis variados de memória postula três níveis: memória sensorial, memória de curto prazo e memória de longo prazo. Função e características de cada tipo explicadas em analogia baseada na reação da mente a estímulo dado — agente externo que afeta e é interpretado pela mente humana.
Tanto memória sensorial como de curto prazo dependem de processos cognitivos. Definidos pelo Dicionário Livre Online Farlax como: "desempenho de atividade cognitiva composta; operação que afeta conteúdos mentais; processo de pensar; operação cognitiva de recordar". Processo cognitivo permite transportar informação sobre estímulo de cada nível, de sensorial para curto prazo para longo prazo. Seleciona informação a reter e descarta a esquecer.
Primeiro nível, descreve impressão breve que estímulo deixa após desaparecer. Exemplo: cheiro de comida permanece na memória sensorial pouco tempo após consumido; lembram aparência de objeto após passarem por ele. Informação é sensorial e memória sensorial é fotográfica ou ecoica (audição), durando ~500 milissegundos. Características definidoras: brevidade, informação ininterrupta, registo de memória de dados processados visualmente, forma de registo de alta capacidade. Como mente tirando fotografia do estímulo e armazenando por menos de 1 segundo, a menos que convertido e transferido para outro nível recuperável. Feito processando estímulo, examinando e prestando atenção às características e depois tentando recordá-lo.
Também chamada memória de trabalho, onde a consciência vive — consciência de pensamentos, sentimentos, sensações. Distinção: armazenamento limitado vs. sensorial, e capacidade de reter quantidade limitada de informação de cada vez. Quando informação não processada na memória sensorial transferida para curto prazo, foi codificada pelo processo cognitivo. Retém informação ~20-30 segundos até ser tratada e passada para longo prazo. Compreende conteúdo (dados que pessoa pode imediatamente estar ciente e processar) e espaço de trabalho ("bancada mental" onde interage com dados).
Quaisquer problemas na memória de curto prazo podem impactar capacidade de processar e reter estímulos experienciados pela memória sensorial. Para detalhes serem retidos na memória de longo prazo — mais expansiva e duradoura — devem primeiro ser processados através da sensorial e curto prazo.