Bộ nhớ máy tính gồm nhiều thành phần với tốc độ truy cập và và dung lƣợng khác nhau đƣợc kết hợp với nhau tạo thành hệ thống nhớ. Có nhiều cách phân loại bộ nhớ máy tính. Tựu chung, có thể chia bộ nhớ máy tính dựa trên ba tiêu chí: (1) kiểu truy cập, (2) khả năng duy trì dữ liệu và (3) công nghệ chế tạo.
Dựa trên kiểu truy cập, có thể chia bộ nhớ máy tính thành ba loại: Bộ nhớ truy cập tuần tự (Serial Access Memory - SAM), bộ nhớ truy nhập ngẫu nhiên (Random Access Memory - RAM), và bộ nhớ chỉ đọc (Read Only Memory - ROM). Trong bộ nhớ truy cập tuần tự, các ô nhớ đƣợc truy cập một cách tuần tự, có nghĩa là muốn truy cập đến ô nhớ sau phải duyệt qua ô nhớ trƣớc nó. Tốc độ truy cập các ô nhớ có vị trí khác nhau là không giống nhau. Ngƣợc lại, trong bộ nhớ truy nhập ngẫu nhiên, các ô nhớ có thể đƣợc truy cập ngẫu nhiên, không theo một trật tự định trƣớc. Với bộ nhớ chỉ đọc, thông tin đƣợc ghi vào bộ nhớ một lần nhờ một thiết bị đặc biệt và sau đó chỉ có thể đọc ra.
Dựa trên khả năng duy trì dữ liệu, có hai loại bộ nhớ: bộ nhớ ổn định (Non-volatile memory) và bộ nhớ không ổn định (Volatile memory). Bộ nhớ ổn định có khả năng duy trì dữ liệu kể cả khi không có nguồn nuôi. Đại diện tiêu biểu cho bộ nhớ ổn định là bộ nhớ ROM. Ngƣợc lại, thông tin trong bộ nhớ không ổn định chỉ tồn tại khi có nguồn nuôi và sẽ mất khi mất nguồn nuôi. Đại diện tiêu biểu cho bộ nhớ không ổn định là bộ nhớ RAM.
Dựa trên công nghệ chế tạo, có ba loại bộ nhớ: bộ nhớ bán dẫn (Semiconductor memory), bộ nhớ từ tính (Magnetic memory), bộ nhớ quang học (Optical memory). Bộ nhớ bán dẫn đƣợc chế tạo bằng vật liệu bán dẫn, thƣờng có tốc độ truy cập rất cao, nhƣng giá thành đắt. Đại diện cho bộ nhớ bán dẫn là bộ nhớ ROM và RAM. Bộ nhớ từ tính là bộ nhớ dựa trên từ tính của các vật liệu có khả năng nhiễm từ để lƣu trữ và đọc / ghi thông tin. Đại diện cho bộ nhớ từ tính là các loại đĩa từ (đĩa mềm, đĩa cứng) và băng từ. Bộ nhớ quang học là bộ nhớ hoạt động dựa trên các nguyên lý quang – điện. Đại diện cho bộ nhớ quang học là các loại đĩa quang, nhƣ đĩa CD, DVD,...