Sensoorne mälu on ajutine sensoorse teabe salvestamine viitamiseks, mis kestab sekundites. Kui inimene soovib muuta sensoorse mälu püsivalt salvestatud mäluks, peab ta pöörama tähelepanu sensoorsele sisendile, et aju teaks salvestada selle püsivamasse asukohta. Arvukad uuringud on uurinud sensoorset mälu ja selle toimimist. See mängib olulist rolli tunnetuses, tajumises ja ülesannete täitmises.
Tavalistes tingimustes hoitakse sellist kogemust nagu nägemus, heli või puudutus ajus paar sekundit ja seejärel visatakse see kõrvale. See võib tekitada kummalisi sensoorseid nähtusi, nagu tunne, et rongi vile kostab ka pärast selle peatumist, või visuaalne hägustumine, kui heledat objekti tõmmatakse tumedale taustale. Mõned kuvad toetuvad sensoorse mälu sellele aspektile ja lasevad ajul täita osa pildist oma ajutisest mälust, samal ajal vilkudes järgmist segmenti.
Haptiline, ikooniline ja kajamälu on kõik erinevat tüüpi sensoorsed mälud, mis hõlmavad vastavalt puudutust, nägemist ja heli. Et mälu säiliks kauem kui paar sekundit, peab see silma paistma. Näiteks traumaatilised visuaalid sisenevad sageli pikaajalisse mällu, kuna inimene on šokeeritud või ärritunud autoõnnetuse või muu traumaatilise sündmuse nägemisest. Samuti võib ettekandja tellimust meelde jätta ilma seda üles kirjutamata, kui ta keskendub kõne ajal kliendile.
Sensoorse mälu põgus olemus seletab ka seda, miks inimestel on mõnikord halb mälu millegi suhtes, mida nad on just näinud, kuulnud või puudutanud. Kui õpilane on näiteks midagi otsides segane, loeb ta asjakohast teavet, pöörab tagasi oma tegemiste juurde ja mõistab, et ta ei mäleta, mida ta just luges. Samamoodi, kui pereliige karjub uksest välja jooksvale inimesele telefoninumbrit, ei pruugi see inimene numbrit meeles pidada, kui ta mitu tundi hiljem sellele helistab.
Aju suudab oma sensoorsesse mällu salvestada umbes seitse ühikut teavet, enne kui ta peab teabe kõrvale heitmise või salvestamise teel rohkemale ruumi tegema. Võib olla oluline sellest õppesessioonide ajal teadlik olla, kuna teabe tükeldamine võib hõlbustada selle meeldejätmist. Näiteks komplektides esitatud numbreid on lihtsam meeles pidada kui pikka stringi. Paljud inimesed mäletavad telefoninumbrit (nt 555-1212), kuid ei mäleta stringi 5551212.