Varie ricerche di neuroimaging mostrano evidenze secondo cui la memoria semantica e la memoria episodica risiedano in aree distinte del cervello. Altre ricerche suggeriscono che sia la memoria semantica sia la memoria episodica fanno parte di un singolo sistema di memoria dichiarativa, ma rappresentano diversi settori all'interno di questo ampio sistema di codifica. Diverse aree cerebrali sono attivate a seconda che si acceda alla memoria semantica o episodica. Alcuni esperti stanno ancora discutendo se i due tipi di memoria provengano da sistemi distinti o se l'imaging neurale faccia apparire questi due sistemi mnemonici come risultato dell'attivazione di diversi processi mentali durante il recupero.