Menettelymuisti viittaa tiettyjen toimintojen tai menettelyjen tuntemukseen, jotka lopulta muuttuvat automaattisiksi toistojen ja harjoitusten myötä. Tämän tyyppistä muistia käytetään usein ilman tietoista ajattelua tai suunnittelua, ja siksi sitä on erittäin vaikea ilmaista. Usein paras tapa selittää tehokkaasti menettelymuisti on suorittaa tietty tehtävä tai toiminto. Esimerkkejä tällaisista muistoista ovat pyörällä ajamisen, uimisen tai soittimen soittaminen.
Menettelymuistina hankitun tiedon tyyppi kestää yleensä pitkään. Esimerkiksi, kun henkilö on oppinut ajamaan polkupyörällä, hän ei ehkä käytä polkupyörää moneen vuoteen, mutta muisti palaa heti, kun pyöräilyä yritetään. Useimpia prosessitaitoja pidetään siksi pitkäaikaisina menettelymuistoina.
Deklaratiivinen muisti eroaa prosessimuistista, koska se viittaa tosiasioihin perustuvaan muistiin ja se on helposti sanattavissa. Koska deklaratiivinen muisti on enemmän kielipohjainen kuin prosessimuisti, se myös unohtuu helpommin, ellei sitä käytetä jatkuvasti. Deklatiivisella muistilla on kaksi perustyyppiä: semanttinen ja episodinen.
Semanttinen muisti liittyy merkitysten tai käsitteiden ymmärtämiseen, eikä sillä yleensä ole henkilökohtaista merkitystä. Esimerkki tästä on käsitys siitä, että kynä on kirjoitustyökalu. Episodinen muisti perustuu enemmän henkilökohtaiseen elämään ja sisältää tapahtumien muistamisen omaelämäkerrallisesta näkökulmasta.
Proseduraaliseen oppimiseen näyttää vaikuttavan aivojen tiettyjen alueiden, kuten pikkuaivojen ja basaaliganglioiden, vaurioituminen. Tutkimalla aivovammoja sairastavia ihmisiä tutkijat ovat osoittaneet, että prosessuaalinen ja deklaratiivinen muistinmuodostus näyttää ohjaavan aivojen eri osia. Tutkimukset ovat myös osoittaneet, että nämä muistijärjestelmät voivat toimia toisistaan riippumatta.
Esimerkki menettelytapojen ja deklaratiivisten järjestelmien itsenäisestä toiminnasta on aivovaurioitunut potilas, joka on johdonmukaisesti koulutettu oppimaan tiettyä tehtävää ja joka voi muistaa koulutuksensa yksityiskohdat, mutta ei paranna tehtäväänsä . Tämä on esimerkki vaurioituneesta menettelymuistista, mutta toimiva deklaratiivinen muisti. Toisaalta potilas, jolla on toimiva menettelymuisti, mutta vaurioitunut deklaratiivinen muisti, ei muistaisi tehtävään liittyvää koulutusta, vaan näyttäisi parantuneen tietyn tehtävän.
Jotkut ajatuskoulut uskovat, että prosessimuistot muodostavat ihmisen luonteen. Tämän ajattelutavan perusta on, että oppimalla tiettyjä käyttäytymismalleja tai emotionaalisia reaktioita niistä tulee automaattisia vastauksia tiettyihin tilanteisiin. Tämä voi olla myönteistä hyvien tapojen tapauksessa, mutta se voi myös tarkoittaa sitä, että negatiivinen käyttäytyminen kestää hyvin muutosta. Tästä näkökulmasta uuden positiivisen käyttäytymisen harjoittaminen ja uudelleen oppiminen vaatii huomattavia tietoisia ponnisteluja, kunnes negatiivinen on korvattu.