Каждое мгновение жизни организма глаза, уши и другие органы чувств получают информацию и передают её нервной системе на обработку. Наше хранилище сенсорной памяти удерживает эти данные несколько мгновений. Поэтому, например, бенгальский огонь позволяет нам выписывать буквы и круги в воздухе благодаря мимолётному впечатлению о его пути. Одним из первых этот феномен исследовал Иоганн Зегнер, венгерский учёный XVIII века. Говорят, он прикреплял тлеющий уголь к колесу, которое вращал всё быстрее, пока не создавалось впечатление неразрывного круга, 200 лет спустя психолог из США Джордж Сперлинг провёл системные исследования. Изучая способность людей воспроизводить набор букв, которые быстро мелькали на экране, он обнаружил, что наши мимолётные зрительные впечатления (так называемая иконическая память) длятся всего несколько сотен миллисекунд. Проведённые вскоре исследования эхоической звуковой памяти показали, что мы храним впечатления от услышанного несколько секунд. Стоит отметить, что эхоическая бывает ослаблена у детей, которые поздно начали говорить.
Считается, что сенсорные воспоминания хранятся в виде временных сочетаний электрической активности в сенсорном и воспринимающем участках мозга. Когда деятельность затихает, воспоминание также угасает. Но пока воспоминание держится, оно даёт детальный образ всего сенсорного опыта, из которого соответствующие кусочки информации можно забрать в кратковременную память и далее обработать рабочей памятью.