זיכרון פרוצדורלי (זיכרון של מיומנות) - שייך לזיכרון לטווח ארוך. זיכרון זה אינו מודע, ואנו משתמשים בו בלי לדעת על קיומו. למשל: שמירת שיווי משקל כאשר עומדים על הרגליים, רכיבה על אופניים, כתיבה, הקלדה עיוורת ועוד. לעתים, זיכרון זה אינו נפגע במקרים של טראומה בזיכרון.
זיכרון זה מכונה זיכרון פרוצדורלי או זיכרון תפעולי. זהו איננו זיכרון ממש, אלא דבר מה שמפעיל את הגוף ללא תלות בתכנון או במחשבה. הפעלה כזו מתרחשת גם שנים ארוכות לאחר שנחקק הזיכרון בהתאם לצורך המיידי בפעולה כלשהי כגון: שחיה, גלישה על גלים או רכיבה על אופניים, פעולות שבעבר נדרש זמן רב כדי ללמוד אותן. חלק מזיכרון זה הוא הרפלקס המותנה, אשר מכונה גם תגובה מותנית (conditioned response) אשר נלמדה בדרך ההתניה ומופיעה לאחר גירוי כלשהו, בדומה האצת דופק הלב בשומעך קול אזעקה, לחיצת הרגל על הבלם בתגובה לאור אדום ברמזור למרות שבאותו רגע הינך עסוק בשיחת טלפון, וכמובן בדומה לניסוי הכלבים של פאבלוב, מעין תגובה לדבר מה שנלמד בעבר והפך לאינסטינקט
