La mise en mémoire fait intervenir de nombreuses régions du cerveau, chacune étant dédiée à la conservation de chaque souvenir en fonction de sa nature : mémoire procédurale, sémantique, à court terme, épisodique ou prospective. Ci-après une explication par Billon-Bernheim du rôle de chacune (Extrait de Les différentes mémoires).
La mémoire épisodique, encore appelée mémoire autobiographique, intervient pour mémoriser à long terme. C'est la mémoire familiale, personnelle, sociale, celle qui construit l'identité de l'être humain. Celle qui fait qu'un homme est différent, ne ressemble à aucun autre, car son histoire est unique. C'est elle aussi qui permet de faire revenir les émotions qui ont ponctué la vie : le jour de la naissance de ses enfants mais aussi l'odeur de la tarte aux pommes de grand-mère.
La mémoire procédurale gouverne les habiletés motrices et mentales. Elle permet l'acquisition d'habiletés et l'amélioration progressive de ses performances motrices. C'est la mémoire des habitudes et des gestes appris : elle permet de savoir s'habiller, de conduire une voiture, de jouer au tennis, de taper à la machine, ou encore de manger sans devoir être totalement concentré sur ces tâches. Les souvenirs liés à cette forme de mémoire se forment après de nombreuses répétitions. Une fois ''imprimés'', ils sont très tenaces. Cette mémoire opère à un niveau automatique plutôt que consciemment contrôlé, contrairement aux autres.
La mémoire à court terme, encore appelée mémoire de travail ou mémoire primaire, sert à retenir des types variés d'informations pendant de courtes périodes de temps. C'est grâce à elle que l'on retient un numéro de téléphone pendant les quelques secondes pour le composer. Plusieurs études ont montré que cette mémoire ne permet de garder à l'esprit qu'un nombre limité d'informations. Cette capacité, tout en variant un peu selon la nature de l'information (chiffres, mots, sons...), se limite à environ sept unités mémorisées.
La mémoire sémantique nous permet de restituer des connaissances de toutes sortes sur le monde. Elle est essentiellement celle qui demande un long apprentissage. Elle commence, bien entendu, par l'acquisition du langage puis, dans une seconde phase, elle permet de retenir la signification de concepts abstraits, des habitudes de pensée, des raisonnements... c'est la mémoire de la culture.
La mémoire prospective est celle qui nous permet de faire des projets, de nous projeter dans le futur. Car la mémoire, c'est aussi ce qui nous permet de nous positionner dans le temps ; elle nous situe par rapport à notre passé, mais aussi par rapport à notre avenir.