L'LTD può essere visto come il meccanismo opposto e complementare all'LTP, ed insieme a questo può essere indotto dall'esperienza e può tenerne traccia nella forza sinaptica codificando così delle memorie. Consiste in particolare della riduzione della corrente sinaptica evocata dal rilascio di neurotrasmettitore. Come altre forme di plasticità neuronale a lungo termine (come lo stesso LTP) e a differenza delle forme di plasticità a breve termine, è definita dalla sua durata di diverse decine di minuti ed è stata osservata sia in sezioni cerebrali isolati "ex vivo" sia "in vivo."