Cercetările privind legătura dintre lobul temporal și memorie reprezintă o zonă care continuă să se extindă. Studiile constată un număr tot mai mare de legături între această zonă a creierului și formarea, reținerea și amintirea amintirilor. Hipocampul, situat în interiorul lobului temporal, a fost mult timp recunoscut ca esențial în formarea de noi amintiri. Deteriorarea acestei zone nu împiedică o persoană să-și amintească amintirile vechi, dar altele noi nu se vor forma dacă hipocampul nu funcționează corect. Deși se crede că cele mai multe amintiri nu sunt stocate în lobul temporal, deteriorarea acestei zone poate interfera cu rememorarea atât a amintirilor verbale, cât și a celor non-verbale.
Lobul temporal, prezent atât în emisfera dreaptă cât și în emisfera stângă, este regiunea creierului în care datele senzoriale sunt organizate în informații semnificative. Se crede că acesta joacă un rol vital în formarea amintirilor explicite sau declarative, care implică evenimente, nume, numere și contextul care le înconjoară. Hipocampul procesează noile informații și le transmite către alte zone ale creierului pentru stocare și reamintire ulterioară. Lobul temporal stâng procesează informații verbale, în timp ce lobul drept este implicat cu informații non-verbale, cum ar fi muzica sau arta.
Studiile efectuate asupra pacienților cu leziuni ale acestei zone a creierului i-au ajutat pe cercetători să identifice conexiunile dintre lobul temporal și memorie. Pacienții care au suferit leziuni ale hipocampului și porțiunilor înconjurătoare ale lobului temporal păstrează amintirile create înainte de deteriorare. Ei își pot aminti în mod clar și pot relata evenimente din viața lor timpurie, dar nu sunt capabili să-și formeze noi amintiri. Deși, de obicei, pot încă efectua multe activități, cum ar fi rutine zilnice, cânta la un instrument sau menținerea unei abilități manuale, nu își pot aminti evenimente recente, conversații sau informații noi.
Folosind date de la persoane care au suferit accidente vasculare cerebrale, cercetătorii au descoperit o legătură între lobul temporal stâng și memoria cu privire la amintirea numelor de oameni, animale și instrumente. Cercetătorii au considerat că aceste trei domenii de clasificare au fost deosebit de vitale pentru oameni pe măsură ce au evoluat. În viața de zi cu zi, numele oamenilor din comunitatea lor, animalele care erau fie vânate, fie reprezentau un pericol și uneltele folosite pentru vânătoare, gătit și îmbunătățirea vieții erau toate elemente esențiale. Deteriorarea lobului temporal stâng din față interferează cu amintirea numelor oamenilor. Deteriorarea corespunzătoare a porțiunii din mijloc afectează retragerea animalelor, iar secțiunea din spate se corelează cu numele uneltelor și instrumentelor.
Studiile timpurii au părut să sugereze că lobul temporal nu a fost activ în formarea memoriei implicite sau procedurale. Acesta este tipul de memorie folosit pentru lucruri precum periajul dinților sau efectuarea altor abilități de rutină. Acestea sunt proceduri care pot fi efectuate fără reamintire conștientă. Cercetările ulterioare au indicat, totuși, că lobul temporal și memoria de acest tip pot fi, de asemenea, conectate.