Kısa süreli bellek, beynin çeşitli bölgelerinde işlenir: Prefrontal korteks: Çalışma belleği ve uzun süreli bellek yönetimi gibi bilişsel işlevlerle ilişkilidir. Temporal lob: Uzun süreli bellek oluşumunda ve hatırlamada önemli bir rol oynar. Hipokampus: Yeni bilgilerin işlenmesi, kısa süreli belleğin oluşturulması ve uzun süreli belleğe aktarılmasında kritik bir rol oynar. Diencephalon: Talamus ve bazal gangliyonlar, bilgi işleme ve bellek oluşumu süreçlerine katkıda bulunur. Kısa süreli bellek, aynı zamanda beyin sapında da işlenir; bu bölge, temel düzeydeki bilincin ve otomatik işlevlerin düzenlenmesinde rol oynar ve belleğin temel işleyişine katkıda bulunan yapıları içerir.