Pamięć krótkotrwała to pierwsze miejsce, w którym informacje są przechowywane, gdy trafiają do mózgu i działają w sposób podobny do obszaru przechowywania. Pojemność pamięci krótkotrwałej wynosi od pięciu do dziewięciu pozycji, często określanych jako „siedem plus minus dwa”. Przedmioty pozostają tam tylko przez około 30 sekund, chyba że osoba podejmie świadomy wysiłek, aby je zachować. Rozmiar fragmentów informacji nie wydaje się mieć znaczenia, ponieważ każda z nich może być tak mała, jak pojedyncza litera lub cała fraza. Jeśli są zachowane, przedmioty są ostatecznie przenoszone do pamięci długotrwałej lub trwałej.
Kiedy informacja dostaje się do mózgu człowieka, pierwszym miejscem, w którym się zatrzymuje, jest pamięć krótkotrwała, która ma bardzo ograniczoną pojemność. W pamięci krótkotrwałej mieści się tylko kilka pozycji na raz i nie mogą one pozostać tam zbyt długo, zanim zostaną zapomniane lub zapisane w pamięci długotrwałej. Ogólnie przyjęty limit pojemności pamięci krótkotrwałej wynosi średnio siedem pozycji. Liczba ta opiera się na badaniach psychologa poznawczego George’a A. Millera, który określił pojemność pamięci krótkotrwałej jako siedem pozycji plus minus dwa. Odkrył, że większość ludzi może przetwarzać w pamięci krótkotrwałej około siedmiu informacji na raz, przy czym niektórzy ludzie są w stanie obsłużyć tylko pięć, a osoby na wyższych poziomach zachowują dziewięć.
Ograniczona pojemność pamięci krótkotrwałej oznacza, że większość ludzi może przetwarzać tylko niewielką ilość informacji na raz. Bez świadomego wysiłku zapamiętania, takiego jak powtarzanie informacji, przedmioty zostaną zachowane tylko przez około 30 sekund, zanim zostaną zapomniane. Każda informacja może mieć dowolny rozmiar. Na przykład każda cyfra numeru telefonu może być osobną pozycją lub cały numer telefonu może być traktowany jako pojedynczy fragment informacji. Innym przykładem jest to, że każda informacja może być pojedynczą literą jednego słowa, całe słowo może być traktowane jako element, a nawet całe wyrażenie.
Jednym ze sposobów jednoczesnego przetwarzania większej ilości informacji jest organizowanie ich w fragmenty, na przykład zapamiętywanie frazy lub całego numeru telefonu. Może to skutecznie zwiększyć ograniczenia nałożone przez pojemność pamięci krótkotrwałej, pomagając danej osobie zmieścić o wiele więcej informacji w tej części mózgu, ponieważ każdy element jest większy. Nowe elementy mają tendencję do wypychania starszych, ale jeśli osoba praktykuje informacje z powtarzaniem, mogą one zostać zachowane, a nie zapomniane. Elementy, które są zachowywane i wyuczone w ten sposób, zwykle są przenoszone do pamięci długotrwałej w celu trwałego przechowywania.