Algısal ve kısa süreli belleğin aksine uzun süreli belleğin kapasite ya da süre sınırlaması yoktur. Bu belleğin, milyonlarca bilgi parçasını neredeyse sonsuza dek saklayabildiği düşünülmektedir. Hatta bir görüşe göre unutmuyoruz sadece bilgilere ulaşmakta ve çağırmakta zorlanıyoruz.
Kısa süreli bellekteki anılar tekrar ve anlamlı ilişkilendirmeler kullanılarak (kodlanarak) uzun süreli belleğe aktarılır. Uzun süreli belleğimizde bilgi anlamsal bağlantılar hâlinde tutulur. Bu nedenle uzun süreli belleğe transfer edilirken kuvvetli işikiler, bağlantılar kurduğumuz yeni bilgiler daha kolay geri çağrılabilir, hatırlanabilir. Örneğin, yeni tanıştığımız birinin adını daha önceden aynı isimde tanıdığımız başka biri ile ilişkilendirdiğimizde daha kolay hatırlayabiliriz. Uzun süreli bellekte bilgiler bir sistem dâhilinde depolandığı için hatırlama süreci kısa süreli bellekten farklıdır. Eğer bilgiler iyi bir şekilde örgütlenmiş ise çabuk hatırlanabilirken iyi ilişkilendirilmemiş bilgiler o kadar çabuk hatırlanamayabilir.
Uzun süreli bellek temel olarak öyküsel ve işlemsel olmak üzere ikiye ayrılabilir. Öyküsel bellek (ne olduğunu bilmek) bilinçli bir şekilde geri çağrılabilen gerçekler ve etkinliklerin depolandığı bellektir. Bu bellekte saklanan bilgileri istediğimizde geri çağırabiliriz. Örneğin, en sevdiğiniz öğretmeninizin adı, kişisel yaşantınıza dair, çoğunlukla duygularınızı içeren olaylar öyküsel belleğinizde saklanır.
Öyküsel bellek olaysal ve anlamsal olmak üzere iki alt boyutta incelenebilir. Olaysal bellek tecrübelerimizi ve zaman kurgusu içinde gerçekleşen olayları depoladığımız bellektir. Otobiyografik olayların (tarihler, yerler, onlarla ilişkili duygular) kaydedildiği bellektir. Örneğin bu alanda tutulan bir bilgiyi çağırdığınızda (örneğin lise mezuniyetiniz) o olayın aktrörü olursunuz sadece gerçekleşenleri o anda yaşadığınız duyguları ve çevrenizde gerçekleşen ilişkili diğer olayları da hatırlarsınız.
Anlamsal belleğinizde ise daha belirgin kalıplar şeklinde gerçekler, anlamlar ve dış dünyaya ait bilgi tutulur. Harflerin anlamları, kelimelerin tanımları, renklerin adlarını tanımak gibi bilgiler anlamsal bellekte tutulur. İşlemsel bellek ise bisiklet sürmek, bir müzik aleti çalmak gibi yaparken her bir aşamasını tek tek düşünmediğimiz bir şekilde bilinçsizce yaptığımız yeteneklerimizin depolandığı bellektir. Bu bellekte genellikle tekrar ve pratik yaparak artık bir şekilde otomatikleşen davranışlarımız yer alır.
Araba sürmeyi ilk öğrenmeye başladığınızda debriyaj ve vitesi nasıl kullanacağınıza çok dikkat edersiniz. Araba sürmeye devam ettikçe artık farkına varmadan otomatik bir şekilde debriyaja basar ve vitesi değiştirirsiniz. Şu ana kadar bilgi işleme ile ilgili temel kavramlar üzerinde durduk.
Duyu organlarımızı ve beynimizi kullanarak bilgiyi işliyoruz fakat ihtiyaç duyduğumuz bütün verileri işlemek için duyu organlarımız ve beynimiz yeterli olmayabilir. Örneğin, marketten satın aldığımız iki torba patates arasında ağırlık farkı olduğunu anlayabiliriz. Birinin diğerinden daha hafif ya da daha ağır olduğunu bilebiliriz.
Ödemeyi yapmak için kasaya gittiğimizde bunu kasiyere nasıl anlatacağız? Torbaların ağırlıklarını ve ederlerini bilmek için bazı araç ve kavramlara ihtiyacımız vardır. Patates dolu torbaların ağırlığını belirlemek için tartı kullanırız. Tartı sonucunda ortaya çıkan değeri ise kilogram şeklinde ifade ederiz ve ederini hesaplayabiliriz.
Dolayısıyla bilgiyi maddi cihazlar ve kavramsal araçlar kullanarak işleyebiliriz. Bilgi işleme süreçlerinde telefon, radyo, bilgisayar vb. kavramsal araçlar olarak adlandırılırken dil, alfabe, semboller ise kavramsal araçlar olarak adlandırılırlar.
