长期记忆和短期记忆在保持时间、记忆内容、编码方式和存储机制等方面存在显著区别。​​短期记忆持续时间通常在几秒到一分钟，用于临时存储即时信息，而长期记忆则能维持数天到数年甚至终身，存储的知识可被系统化提取；短期记忆依赖声码和单一感官，容量有限，长期记忆以意码为主，需经巩固和关联旧知形成，容量近乎无限。​​

短期记忆的持续时间通常短至几秒至一分钟，其核心功能是临时保存当前处理的信息，如临时记住电话号码方便拨号，但未经复述会快速遗忘。它以声码（听觉编码）为主要特征，主要依赖声音的重复维持，存储内容多为片段化信息，容量有限（通常仅7±2单元）。其神经基础与丘脑等脑区活动短暂关联，无需长期神经结构强化。

长期记忆的形成需经历巩固阶段，短期记忆经反复运用或深度编码（如联想、分类整合）后转为稳定存储，持续时间可达终生。其核心特征是以意码（语义编码）存储，通过概念网络建立深层联结。长期记忆包含陈述性记忆（事实和事件）和程序性记忆（技能），容量几乎不受限，依赖大脑皮层等结构的长期神经痕迹强化。

短期记忆通过“工作记忆”动态处理信息，其“中央执行系统”协调信息的暂时存储与处理，容量严格受限且依赖注意力维持。相比之下，长期记忆的信息通过“编码-存储-提取”系统处理，依托语义网络、情境线索和情绪关联构建检索路径。长期记忆的衰退速度受干扰、老化及提取频率影响，而短期记忆的遗忘则主要由自然消退主导。

理解两者的差异对学习策略优化至关重要：短期信息需即时高频重复或转入意义化加工以进入长时存储，而长时记忆的稳固依赖于间隔重复、关联旧知及情境还原训练。