Penelitian mengenai hubungan antara lobus temporal dan memori adalah area yang terus berkembang. Studi menemukan semakin banyak hubungan antara area otak ini dan pembentukan, retensi, dan ingatan ingatan. Hippocampus, yang terletak di dalam lobus temporal, telah lama dikenal sebagai penting dalam pembentukan ingatan baru. Kerusakan pada area ini tidak mencegah seseorang untuk mengingat ingatan lama, tetapi ingatan baru tidak akan terbentuk jika hippocampus tidak berfungsi dengan benar. Meskipun diyakini bahwa sebagian besar ingatan tidak disimpan di lobus temporal, kerusakan pada area ini dapat mengganggu ingatan baik ingatan verbal maupun non-verbal.
Lobus temporal, hadir di belahan kanan dan kiri, adalah wilayah otak di mana data sensorik diatur menjadi informasi yang bermakna. Ini diyakini memainkan peran penting dalam pembentukan ingatan eksplisit atau deklaratif, yang melibatkan peristiwa, nama, angka, dan konteks di sekitarnya. Hippocampus memproses informasi baru dan menyampaikannya ke area lain di otak untuk disimpan dan kemudian diingat kembali. Lobus temporal kiri memproses informasi verbal, sedangkan lobus kanan terlibat dengan informasi non-verbal, seperti musik atau seni.
Studi pasien dengan kerusakan pada area otak ini telah membantu para peneliti menunjukkan dengan tepat hubungan antara lobus temporal dan memori. Pasien yang mengalami kerusakan pada hipokampus dan bagian sekitarnya dari lobus temporal mempertahankan ingatan yang dibuat sebelum kerusakan. Mereka mungkin dengan jelas mengingat dan menghubungkan peristiwa-peristiwa dari kehidupan awal mereka tetapi tidak dapat membentuk ingatan-ingatan baru. Meskipun mereka biasanya masih dapat melakukan banyak aktivitas seperti rutinitas sehari-hari, memainkan alat musik, atau mempertahankan keterampilan manual, mereka tidak dapat mengingat kejadian baru-baru ini, percakapan, atau informasi baru.
Dengan menggunakan data dari orang-orang yang pernah mengalami stroke, para peneliti telah menemukan hubungan antara lobus temporal kiri dan memori tentang mengingat nama-nama orang, hewan, dan alat-alat. Para peneliti percaya bahwa ketiga bidang klasifikasi ini sangat penting bagi manusia saat mereka berevolusi. Dalam kehidupan sehari-hari, nama-nama orang di komunitas mereka, hewan yang diburu atau didatangi bahaya, dan alat yang digunakan untuk berburu, memasak, dan meningkatkan kehidupan, semuanya merupakan barang penting. Kerusakan pada lobus temporal kiri depan mengganggu mengingat nama orang. Kerusakan yang sesuai pada bagian tengah mempengaruhi penarikan hewan dan bagian belakang berkorelasi dengan nama alat dan perkakas.
Studi awal tampaknya menunjukkan bahwa lobus temporal tidak aktif dalam pembentukan memori implisit atau prosedural. Ini adalah jenis memori yang digunakan untuk hal-hal seperti menyikat gigi atau melakukan keterampilan rutin lainnya. Ini adalah prosedur yang dapat dilakukan tanpa mengingat secara sadar. Penelitian selanjutnya telah menunjukkan, bagaimanapun, bahwa lobus temporal dan memori jenis ini juga dapat dihubungkan.