Semanttinen muisti on osa pitkäaikaista muistia, joka koskee ideoita, merkityksiä ja käsitteitä, jotka eivät liity henkilökohtaisiin kokemuksiin. Yhdessä episodisen muistin kanssa se muodostaa pitkän aikavälin muistin osan, joka tunnetaan nimellä deklaratiivinen muisti. Pitkäaikainen muisti sisältää myös prosessimuistin, joka on muisti siitä, miten asioita tehdään. Nämä kolme erilaista pitkän aikavälin muistia ovat vuorovaikutuksessa keskenään, jotta ihmiset voivat tehdä kaiken kirjan lukemisesta avaruussukkulan lentämiseen.
Tämäntyyppinen muisti koskee riippumattomia tosiasioita, kuten mitä jääkaappi on, sekä käsitteitä, joita voi olla vaikeampi määritellä. Sitä vastoin episodiseen muistiin liittyy henkilökohtaisesti merkittäviä tapahtumia, kuten naapurin lapsen nimi. Esimerkki semanttisesta muistista olisi keskustelu jonkun kanssa, jossa hän mainitsee kissan omistamisen. Sen sijaan, että muistettaisiin erityinen episodinen muisti kissasta, joku voi vetää esiin kissan semanttisen määritelmän ymmärtääkseen, mistä toinen puhuu.
Idean tai käsitteen käsitteleminen voi kestää useita kertoja, ennen kuin määritelmä jää semanttiseen muistiin. Tämäntyyppinen muisti voi myös hämmentyä oppimisen alkuvaiheessa, kuten esimerkiksi silloin, kun joku kamppailee ymmärtääkseen, että kahta radikaalisti erilaista tuolityyppiä pidetään molempina tuoleina ja samalla ymmärretään tuolin ja penkin ero. Tämäntyyppinen muisti on erityisen aktiivinen lapsuudessa, koska lapset kohtaavat jatkuvasti uusia käsitteitä, jotka on määriteltävä ja tallennettava semanttiseen muistiin.
Semanttisella muistilla on myös rooli monissa ihmisen toiminnoissa. Esimerkiksi menettelymuisti antaa tietoa sanomalehden lukemisesta, mutta semanttinen muisti muistaa, mitä eri kirjaimet tarkoittavat ja miten ne yhdistyvät sanoiksi. Sen avulla lukija voi myös ymmärtää kirjallisen viestinnän useilla kirjasimilla, koska aivot ymmärtävät kirjaimen käsitteen pikemminkin kuin tietyn esimerkin kirjeestä.
Ihmiset käyttävät jatkuvasti pitkän aikavälin muistiinsa tallennettuja tietoja käsitelläkseen monenlaisia tilanteita, aivan uusista tilanteista, kuten lentokoneen lentämisen oppimisesta rutiinitapahtumiin, kuten suihkuun. Muistin minkä tahansa osan vaurioituminen voi aiheuttaa hämmennystä ja ahdistusta, koska aivoilla voi olla vaikeuksia kontekstuaalistaa toimintaa tai tapahtumaa ilman pitkän aikavälin muistin apua.