Muistin vakauttaminen on prosessi, joka liittyy muistin koodaamiseen, jotta se voidaan hakea myöhemmin. Ilman konsolidointia ei olisi mitään tapaa tallentaa tietoa aivoihin, mikä on välttämätön vaihe muistojen muodostamisessa ja tallentamisessa myöhempää käyttöä varten. Yhdistymistä voidaan havaita monilla eläinlajeilla, ja eläimillä näyttää olevan erilaisia kapasiteetteja uusien muistojen muodostamiseen ja tallentamiseen. Monet asiat voivat häiritä muistin vakauttamista.
Muistin lujittamisprosessi alkaa muutamassa minuutissa synaptisella tasolla, kun aivot kohtaavat jotain ja ovat vuorovaikutuksessa sen kanssa. Järjestelmän lujittuminen tapahtuu pitkällä aikavälillä viikkojen ja kuukausien aikana, kun aivot kehittävät reittejä, joita voidaan käyttää muistin käyttämiseen. Aivotutkimus on osoittanut, että sen sijaan, että ne jätettäisiin yhteen paikkaan, muistot todella leviävät aivoihin. Konsolidointi on prosessi, jonka avulla muistit saatetaan saataville. Pohjimmiltaan luodaan kartta tai hakemisto aivoihin, jotta muistit voidaan noutaa tarvittaessa.
Kun muisti on tallennettu, se voidaan palauttaa halutessaan. Aluksi ihmiset uskoivat muistojen pysyvään tallentamiseen. Tutkijat ovat kuitenkin sittemmin oppineet, että itse asiassa ne on ehkä yhdistettävä uudelleen aina, kun ne palautetaan. Muistot muuttuvat “epävakaiksi”, mikä tarkoittaa, että ne ovat hauraita ja voivat mahdollisesti häiriintyä, kun ne muistetaan. Uudelleenvahvistaminen palauttaa muistin takaisin oikeaan paikkaan aivoissa, jotta sitä voidaan käyttää uudelleen.
Muistin vakauttamiseen liittyy useita toimintoja. Hippokampuksella näyttää olevan tärkeä rooli muistinmuodostuksessa ja tallennuksessa. Muilla aivojen osilla voi olla erilainen osallistuminen riippuen muistista. Nopea silmäliike (REM) uni näyttää myös auttavan muistin vakauttamisprosessissa, kun taas unen uskotaan yleensä auttavan aivoja virkistymään.
Oppimisen aikana on havaittu mielenkiintoisia ilmiöitä. Vaikka muistin vakiinnuttaminen kestää yleensä pitkän ajan, oppimistehtäviin osallistuvien ihmisten tutkimukset ovat osoittaneet, että aivot voivat joissakin tapauksissa vahvistaa muistin onnistuneesti alle tunnissa. Tietojen esittämismenetelmät näyttävät tärkeiltä, samoin kuin toistuvuus. Samojen tietojen toistaminen uudestaan ja uudestaan voi aiheuttaa synaptisia muutoksia, jotka johtavat muistin nopeaan vahvistumiseen, mikä selittää lausumisen pitkän roolin oppimisessa, antiikin tutkijoiden käyttämistä tekniikoista eeppisten runojen muistamiseen, ja tekniikoihin, joita opetetaan nykyaikaisille opiskelijoille muun muassa aikataulukot ja elementtien jaksottainen taulukko.