Pamięć proceduralna odnosi się do znajomości pewnych czynności lub procedur, które w końcu stają się automatyczne wraz z powtarzaniem i praktyką. Ten rodzaj pamięci jest często używany bez świadomego myślenia lub planowania i dlatego bardzo trudno go zwerbalizować. Często najlepszym sposobem skutecznego wyjaśnienia pamięci proceduralnej jest wykonanie określonego zadania lub czynności. Przykładem takich wspomnień jest wiedza, jak jeździć na rowerze, pływać lub grać na instrumencie muzycznym.
Rodzaj wiedzy zdobytej jako pamięć proceduralna ma tendencję do długiego trwania. Na przykład, gdy ktoś nauczy się jeździć na rowerze, może nie jeździć na rowerze przez wiele lat, ale pamięć natychmiast powróci w momencie, gdy spróbuje jeździć na rowerze. Większość umiejętności proceduralnych jest zatem uważana za długotrwałą pamięć proceduralną.
Pamięć deklaratywna różni się od pamięci proceduralnej, ponieważ odnosi się do pamięci opartej na faktach i łatwo ją zwerbalizować. Ze względu na to, że jest ona bardziej oparta na języku niż pamięć proceduralna, łatwiej też zapomnieć o pamięci deklaratywnej, o ile nie jest ona konsekwentnie używana. Istnieją dwa podstawowe podtypy pamięci deklaratywnej: semantyczna i epizodyczna.
Pamięć semantyczna jest związana ze zrozumieniem znaczeń lub pojęć i generalnie nie jest istotna osobiście. Przykładem tego jest zrozumienie, że pióro jest narzędziem używanym do pisania. Pamięć epizodyczna ma charakter bardziej osobisty i obejmuje przypominanie sobie wydarzeń z perspektywy autobiograficznej.
Wydaje się, że na uczenie proceduralne ma wpływ uszkodzenie określonych obszarów mózgu, takich jak móżdżek i zwoje podstawy mózgu. Badając osoby z urazami mózgu, naukowcy wykazali, że tworzenie pamięci proceduralnej i deklaratywnej wydaje się być kontrolowane przez różne części mózgu. Badania wykazały również, że te systemy pamięci mogą funkcjonować niezależnie od siebie.
Przykładem niezależnego funkcjonowania systemów proceduralnych i deklaratywnych jest przypadek pacjenta z uszkodzeniem mózgu, który jest konsekwentnie szkolony do uczenia się określonego zadania i potrafi przypomnieć sobie szczegóły swojego szkolenia, ale nie poprawia się w tym zadaniu . Jest to przykład uszkodzonej pamięci proceduralnej, ale funkcjonującej pamięci deklaratywnej. Z drugiej strony, pacjent z funkcjonującą pamięcią proceduralną, ale z uszkodzoną pamięcią deklaratywną, nie przypominałby sobie treningu zadaniowego, ale wykazywałby lepsze wykonanie danego zadania.
Niektóre szkoły myślenia uważają, że pamięć proceduralna kształtuje charakter osoby. Podstawą tego sposobu myślenia jest to, że ucząc się pewnych zachowań lub reakcji emocjonalnych, stają się one automatycznymi reakcjami na określone sytuacje. Może to być pozytywne w przypadku dobrych nawyków, ale może też oznaczać, że negatywne zachowania są bardzo odporne na zmiany. Z tego punktu widzenia praktykowanie i ponowne nauczenie się nowego pozytywnego zachowania wymaga znacznego świadomego wysiłku, dopóki negatywne nie zostanie zastąpione.