Одной из функций гиппокампа, выявленной в результате электрофизиологической стимуляции и наблюдения за поведением животных (противоречивые данные) и человека (более ранние наблюдения) при его повреждении, является отношение к процессам, связанным с памятью.
Все исследователи сходятся в том, что гиппокамп играет крайне важную роль в когнитивных процессах. Одна из гипотез говорит об участии гиппокампа в организации пространственной памяти или, по крайней мере, способствует реализации этого феномена. По мнению Squire et.al. (1989) поля СА1 и СА3 гиппокампа особенно вовлечены в получении и трансмиссии хорошо интегрированной информации как от, так и до неокортекса. Здесь очевидна и роль пластичности нейронов, а также NMDA-рецепторов при долговременной потенциации нейронов, в частности, расположенных в поле СА1. Ацетилхолин является еще одним медиатором обеспечивающим процессы эпизодической памяти.
Миндалина также играет роль в процессах, связанных с памятью, однако, здесь в первую очередь, следует говорить о памяти на эмоционально значимые события («эмоциональная память»). Сформированное чувство страха можно подавить инъекцией в миндалину ингибиторов синтеза протеина. И гиппокамп и миндалина совместно принимают участие в декодировании информации, причем первый декодирует ее в отношении времени и пространства, а вторая — определяет «эмоциональную валентность» и обусловливает ее усиление.
Другие структуры мозга, отвечающие за память: энторинальный и периринальный кортекс, форникс и маммилярные тела.
Для обеспечение консолидации следов в памяти необходимо миграция возбуждения от этих аллокортикальных структур к неокортексу фронтальной, поясной и темпоральной областям. Эти нейроннальные связи с их обширным распространением в коре снижают зависимость процессов связанных с памятью только от одного гиппокампа.