Stress aktiviert die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse, die die Freisetzung von Glukokortikoiden, einer Klasse von Nebennieren-Steroidhormonen, verursacht. Stress aktiviert auch das sympathische Nervensystem und damit die Freisetzung der Sender Adrenalin und Noradrenalin. Stress hat sowohl bei Menschen als auch bei Tieren eine gedächtnismodulierende Wirkung.
Beim Menschen sind Hippocampus, präfrontaler Kortex und Amygdala reich an Cortisolrezeptoren. Akuter und erträglicher Stress kann die Gedächtnisleistung steigern, während übermäßige Mengen und chronischer Stress negative Auswirkungen haben können, wodurch das Muster bei Tieren nachgeahmt wird. Stress beim Menschen scheint unterschiedliche Auswirkungen auf die verschiedenen Stadien des Gedächtnisses zu haben (der Gedächtnisprozess: Kodierung, Konsolidierung und Abrufen) und kann durch emotionale Erregung verstärkt werden.
Tiere lernen, Ereignisse in ihrer Umgebung zu assoziieren. Studien zu den Auswirkungen der Manipulation des Corticosteronspiegels bei Tieren haben dazu beigetragen, die Einflüsse von Stress auf Gedächtnis und Lernen zu entwirren, und zeigten, dass niedrige Werte das räumliche Lernen verbessern, während höhere Werte die Leistung beeinträchtigen.