Asociativní paměť je způsob ukládání informací, při kterém se vzor vybaví podle podobného nebo neúplného vstupu. AI nemusí hledat přesnou kopii uložených dat: z části signálu nebo z jeho významu dokáže rekonstruovat nejbližší známý vzor. Využívá se v neuronových sítích, paměťových vrstvách a systémech průběžného učení, které si mají doplňovat znalosti bez přepisování celé sítě.