Mieleenpainamisen ensimmäinen vaihe tapahtuu työmuistissa, jossa aistien kautta tullut tieto vastaanotetaan ja käsitellään. Työmuistiin tulee myös pitkäkestoisen muistin sisältöjä, joihin uusi asia tai kokemus nivoutuu. Työmuistin aktiivisen työstämisen kautta asiat tallentuvat pitkäkestoiseen muistiin. Mieleenpainaminen voi olla tarkoituksellista tai tahatonta.
Jatkossa muistisuoritus edellyttää muistissa säilyttämisen ja muistista hakemisen eli mieleenpalauttamisen onnistumista. Mieleenpalauttaminen voi tapahtua aktiivisesti niin sanotussa vapaassa palauttamisessa tai passiivisemmin vihjeisiin tai tunnistamiseen perustuen.
Kun muisti toimii normaalisti, muistin eri osa-alueiden toiminnasta ei juurikaan olla tietoisia. Asiat jäävät mieleen lähes automaattisesti. Kun muistaminen epäonnistuu, huomio kiinnittyy herkästi näihin häiriötilanteisiin. Mikä tahansa muistamisen osavaiheista voi epäonnistua ja johtaa tilapäiseen muistikatkokseen. Toisaalta muistin eri vaiheita voi myös tietoisesti tukea.