W psychologii poznawczej mówi się też o pamięci roboczej. Konstrukt ten integruje teorie pamięci krótkotrwałej oraz teorie dotyczące funkcji wykonawczych uwagi. Pamięć roboczą traktuje się nie tylko jako bufor przechowujący przez krótki okres biernie informacje, ale jako pewnego rodzaju przestrzeń roboczą (Baars), w której dokonuje się świadome przetwarzanie informacji. Istnieją dwie wiodące teorie opisujące pamięć roboczą: teoria Baddeleya oraz teoria Cowana. Pierwsza z nich wywodzi się z magazynowych modeli pamięci. Opisuje ona strukturę pamięci roboczej, dzieląc ją na podsystem odpowiadający za przechowywania i przetwarzanie informacji werbalnej (pętla fonologiczna) oraz podsystem odpowiadający za informacje obrazowe (szkicownik wzrokowo-przestrzenny). Nadzór nad tymi podsystemami pełni wg tej teorii tzw. centralny system wykonawczy odpowiedzialny za alokację zasobów uwagi, co odpowiada za wybór aktualnie wykonywanego działania. Przechowywanie czy też przetwarzanie informacji w pamięci roboczej związane jest ze świadomością tego procesu.
Innym podejściem do problematyki pamięci roboczej jest jej rozumienie jako zaaktywowanej części pamięci trwałej. Autorem tej koncepcji jest Cowan. Wg tej koncepcji uwaga kierowana przez centralny system wykonawczy decyduje o aktywacji pewnych śladów pamięciowych, a w konsekwencji ich uświadomienia (czyli "przeniesienia" do pamięci roboczej).
