短时记忆又称操作记忆或工作记忆。是指信息一次呈现后，保持时间在1分钟之内的记忆。就其功能来说，短时记忆与感觉记忆不同，感觉记忆中的信息是不被意识并且也是未被加工的，而短时记忆是操作性的、是正在工作的、活动着的记忆。人们短时记忆某事物，是为了对该事物进行某种操作，操作过后即行遗忘；如是有长期保持的必要，就须在这一系统内进行加工编码，然后才能被储存在长时记忆中。
19世纪末，美国心理学家威廉·詹姆士于1890年提出了记忆分初级和次级的二重学说，初级记忆指短时记忆，次级记忆指长时记忆。然而，短时记忆是否构成一个独立的记忆结构，在很长的一段时间内没有得到客观证据的支持，直到20世纪50年代才陆续从实验及临床事例中得到证实。1962年加拿大学者墨多克（Murdock）向被试呈现一系列无关联的字词，如“肥皂、氧、枫树、蜘蛛、雏菊、啤酒、舞蹈、雪茄烟、火星、山、炸弹、手指、椅子、木偶”等，以每秒出现1个的速度呈现完毕，让被试以任意顺序自由回忆，结果发现，回忆的效果与字词在原呈现系列中所处的位置有关，在系列的开始部分和末尾部分的单词均比中间部分的单词更容易回忆。心理学把这种现象称为系列位置效应。根据实验结果所画出的曲线叫作系列位置效应曲线。对词表开始部分的单词记忆的效果优于中间部分，回忆率高，这种现象称为首位效应或首因效应。词表末尾部分的单词比中间部分的单词更易于回忆，再现率更高，这一现象称为新近效应或近因效应。持两重记忆理论的心理学家认为，词表系列开始部分因有较多的复述机会而进入长时记忆系统，回忆时是从长时记忆中提取的。而末尾部分因刚刚学过还来不及复述，是进入短时记忆中的，仍保持在人的当前的意识中，因此更易于再现。值得注意的是，近因效应所涉及的单词末尾部分的单词数目恰与短时记忆的有限容量相吻合。由此可见，短时记忆的存在是不容置疑的。这种分析有什么根据呢？通过改变首位效应与新近效应产生的条件的实验可以进一步得到证实。其中一个实验是，让两组被试学习同一套材料，以每秒呈现1个单词的速度给第一组被试，而给第二组被试以每个单词呈现2秒的速度进行，其结果，得到明显不同的首位效应。第一组回忆的成绩低于第二组回忆的成绩，这种影响仅出现在首位效应而不引起新近效应的变化。这说明呈现速度减慢使得开始部分的项目有更多的时间通过复述而转入长时记忆系统，回忆时从长时记忆提取。另一实验是，给被试听完15个单词之后，不要求他们立即回忆，而是插入30秒心算题的作业，其目的是防止复述。结果表明，延缓回忆对首位效应没有影响，却消除了新近效应，使得词单末尾部分的单词与中间部分的革词的回忆率接近一致。上述两种实验结果对记忆的二重学说均给予了有力的支持。
此外，从临床事例中也可以看出，脑震荡患者对受伤前几分钟发生的事件、情景、原因一概记不得，而对往事却记得很清楚，说明他的长时记忆依然保持，损伤的仅是短时记忆。又如，神经心理学家B．米尔诺（B．Milner）1966年报告了一个代号H．M的患者的情况，她患有癫痫病，医生为她作切除海马部位的手术，术后病情大有好转，可是记忆却出现了反常。患者对手术前的往事记忆犹新，只是对刚刚经历过的事情没有记忆。手术破坏了她脑内由短时记忆向长时记忆传输信息的结构。上述事例证明，短时记忆的信息与长时记忆的信息并不储存在同一个记忆库中，短时记忆的仓库是个临时性的，它的已有信息若不及时转入长时记忆库，就会被擦拭。这里举这么多实例，是为了说明短时记忆是一个独立的记忆系统，在传统的管理学中没有受到应有的重视，实际上它又是非常重要的一种记忆系统。