Die klassischen Einspeicher-Gedächtnismodelle wurden in der Psychologie in den 1960er Jahren von einer neuen Sichtweise abgelöst, bei der Art und Ablauf der Informationsverarbeitung im Mittelpunkt standen. Bei den Mehrspeichermodellen geht man von mehreren Gedächtnisspeichern aus, die für die Kodierung und den Abruf der aufgenommenen Informationen verantwortlich sind. Die Informationen durchlaufen dabei die verschiedenen Speicher im Zeitverlauf. Der Mehrebenenansatz unterscheidet keine verschiedenen Gedächtnisspeicher, sondern begründet die unterschiedliche Gedächtnisleistung mit den verschiedenen Graden der Informationsverarbeitung. Zunächst unterschied man bei den Mehrspeichermodellen nur zwei Gedächtnisspeicher für kurz- und langfristige Speicherung, das Kurzzeitgedächtnis (KZG) und das Langzeitgedächtnis (LZG). Eine Information kann demnach durch einen Wiederholungsmechanismus aus dem Kurzzeit- in das Langzeitgedächtnis übertragen werden, wobei aufgrund der begrenzten Kapazität des Kurzzeitgedächtnisses kann jedoch nur ein Teil der Informationen übertragen werden. Atkinson und Shiffrin haben in ihrem 1968 entwickelten Modell das Zweispeichermodell um einen dritten Speicher ergänzt: das sensorische Register, das vor das Kurzzeitgedächtnis geschaltet ist. Die drei Speicher unterscheiden sich hinsichtlich der Menge der verarbeitbaren Informationen (Kapazität), der Dauer der Verfügbarkeit und der Informationsverschlüsselung (Kodierung).
Siehe dazu im Detail Das Gedächtnis