Faculté de l'esprit, qui permet de conserver les souvenirs. La possession d'une bonne mémoire est « chose excellente pour tous les musiciens, importante pour chacun et d'absolue nécessité pour d'autres ». La sensibilité et la sûreté de la mémoire sont en rapport direct avec la faculté d'attention et de concentration de l'attention sur l'objet voulu. L'expérience a démontré que le travail de mémorisation est celui qui exige le plus de tension d'esprit et qui produit le plus vite un état de fatigue.

La mémoire auditive proprement dite, qui permet de reconnaître et de nommer ou de reproduire sans transposition un son isolé de l'échelle, n'existe que chez les musiciens exercés; à un degré moins rigoureux et qui consiste à reconnaître une voix, un signal, d'après le timbre du son, elle est au contraire commune chez l'homme et les animaux; appliquée à des séries de sons, la mémoire musicale s'appuie sur le sentiment du rythme. On remarque que les enfants et les chanteurs populaires arrivent souvent très vite à retenir et reproduire « en mesure » un motif proposé, tout en altérant l'ordre des intervalles mélodiques. L'enfant qui « retient bien les airs » inspire facilement à des parents complaisants des illusions vaines sur ses « dispositions musicales ». Dans l'exécution instrumentale, la mémoire auditive est secondée par la mémoire motrice, qui rappelle mécaniquement les gestes accomplis; elle trouve parfois encore un point d'appui dans la mémoire visuelle, qui suggère le souvenir d'un détail de notation.

L'exécution de mémoire a été longtemps exigée dans le chant liturgique. Durant les premiers siècles de la chrétienté, le chef de chœur avait seul sous les yeux le livre contenant le texte, noté ou non, des parties chantées de l'office, que sous sa direction les chantres exécutaient « par cœur » : le travail de mémorisation était réduit par le fait qu'un grand nombre de textes s'adaptaient aux mêmes formules mélodiques. Cet usage se maintint fort tard. Les églises cathédrales ou collégiales de Lyon, Rouen, Sens, Vienne, exigeaient encore de leurs chantres l'exécution de mémoire, jusque dans la seconde, moitié du XVIIe s. Pour les chanteurs d'opéra, chanter de mémoire est une obligation inéluctable. Bien que rien ne l'impose aux instrumentistes, l'habitude s'en établit peu à peu pour les solistes et devint si générale, qu'en certains lieux le public s'étonna de voir entre autres Raoul Pugno jouer un concerto « avec la musique », et que l'une des causes pour lesquelles Antoine Rubinstein cessa ses tournées de concerts, fut l'usure de sa mémoire, qui ne lui permettait plus d'interpréter par cœur tout un répertoire pianistique. Beaucoup d'amateurs se laissent impressionner par la vue d'un chef d'orchestre qui conduit sans partition les symphonies classiques, ou même, comme le fit Toscanini, un opéra de Wagner tout entier. Cependant, au début de cette coutume, Hubert Le Blanc (1740), dénonçait « le par cœur » comme étant « la plus grande ânerie des musiciens ». Les virtuoses les mieux doués ne sont jamais à l'abri d'un défaut de mémoire, qui met en danger leur exécution et l'œuvre même qu'ils interprètent et dirigent. Mais il est rare que le public s'aperçoive des erreurs d'un soliste. Les faits de mémoire les plus marquants et qui sont indispensables se remarquent chez les aveugles-musiciens, pour lesquels le travail de mémorisation d'après la notation en relief est un triomphe de la patience.