Gangguan memori adalah salah satu aspek kognisi yang paling sering terjadi, menetap, dan melumpuhkan, yang terjadi setelah cedera otak traumatis. Semua pasien dengan cedera sedang hingga berat dan sebagian besar pasien dengan cedera otak ringan mengalami amnesia permanen untuk kejadian sebelum dan sesudah cedera. Amnesia untuk waktu sebelum dan sesudah cedera ini dikenal sebagai amnesia retrograde dan pasca-trauma. Durasi amnesia retrograde adalah salah satu ukuran keparahan cedera yang paling umum digunakan. Banyak metode lain yang telah dicoba untuk mengatasi masalah memori pada pasien dengan cedera otak traumatis. Karena hanya ada sedikit bukti yang meyakinkan bahwa daya ingat dapat ditingkatkan dengan pengobatan, pendekatan yang paling menjanjikan adalah dengan mengajarkan penggunaan metode kompensasi. Sebagai contoh, pada sekelompok pasien dengan cedera otak traumatis yang hidup mandiri, pelatihan dalam aplikasi dunia nyata dari metode peningkatan memori meningkatkan hasil pada tes obyektif memori serta tes pengawas, dan peningkatan tersebut berlangsung selama empat bulan. Bagi mereka yang mengalami gangguan memori yang parah, pendekatan yang lebih umum adalah melatih pasien untuk menggunakan sistem pengingat seperti buku catatan, perencana, buku catatan elektronik, dan komputer genggam. Keberhasilan penggunaan sistem pengingat sebagian tergantung pada kesadaran pasien akan defisit memori dan penerimaan akan perlunya menggunakan metode eksogen, tetapi kedua metode tersebut dapat menjadi masalah. Jika pasien telah menggunakan metode ini sebelum cedera, kemungkinan besar akan lebih berhasil. Selain itu, pasien dengan cedera otak traumatis mungkin mengalami kesulitan dalam menerapkan metode ini, yaitu, mengetahui kapan sesuatu perlu dicatat, mengingat untuk melakukannya setiap saat, dan menerapkan informasi yang dicatat ini secara prospektif. Namun, ada baiknya juga untuk mengupayakan cara mengadopsi program pelatihan terstruktur untuk sistem memori kompensasi. Sebagai contoh, sebuah program pelatihan komprehensif untuk mengajarkan pasien cedera otak traumatis cara menggunakan buku catatan memori menunjukkan bahwa pelatihan tersebut bermanfaat dalam meningkatkan fungsi memori sehari-hari. Demikian pula, peningkatan fungsi memori antisipatif dapat ditunjukkan melalui program yang berpusat pada kesadaran diri akan kesulitan memori, penggunaan alat kompensasi yang dipesan lebih dahulu, sistem petunjuk, dan buku catatan.