Довготривала пам'ять ДП — другий етап формування сліду пам'яті, який переводить його в стійкий стан. Енграма в ДП, на відміну від сліду в КП, стійка, час її зберігання необмежений, так само як і обсяг інформації, яка зберігається в ДП. Для ДП характерно довгочасне зберігання матеріалу після багаторазового повторення та відтворення. Як механізм ДП розглядають стійкі зміни нейронів на клітинному, молекулярному і синаптичному рівнях.