Inhalte: Das sensomotorisches System steuert ähnlich wie das prozedurale gut beherrschte Abläufe. Allerdings sind es hier Rückkopplungsmechanismen, die die Handelnden und die Umwelt zu einem System zusammenschliessen. Jeder dieser Mechanismen filtert gewisse „Messgrössen“ aus der Wahrnehmung heraus und verbindet sie mit motorischen Reaktionen. Diese Mechanismen sind nicht direkt bewusst zugänglich.

Gedächtnisorganisation: Im Gegensatz zu den anderen Systemen, die im Wesentlichen im Gehirn lokalisiert sind, ist das sensomotorische System über den ganzen Körper, das ganze Nervensystem verteilt.

Funktionsweise: Für gut trainierte Abläufe existiert je eine Art „Programm“, das diesen Ablauf (z.B. das Ergreifen eines Wasserglases) steuern kann. Diese Programme werden zentral ausgelöst („Jetzt Glas ergreifen!“) und dabei mit Steuergrössen versehen (Information bezüglich der Position des Glases). Dann laufen sie autonom und ohne zentrale Kontrolle ab. (Wir können z.B., nachdem die Bewegung begonnen hat, die Augen schliessen und ergreifen das Glas genauso präzis wie mit offenen Augen.) Geschieht etwas Unvorhergesehenes (z.B. jemand zieht das Glas weg), dann kann das Programm aufgrund der zentralen Rückmeldung (sehen, dass das Glas weggenommen wird) praktisch nicht beeinflusst, sondern nur abgebrochen werden.

Lernprozesse: Sensomotorische Rückkopplungsmechanismen entstehen durch Versuch und Irrtum. Man wirft den Ball auf den Korb und trifft daneben. Man versucht es nochmals etc. Hilfreiche Inputs für diesen Prozess gibt es verschiedene: Information darüber, woran man einen Erfolg erkennt („Der Ball muss in den Korb!“); Information dazu, worauf man während der Ausführung achten soll („Bewegung eher nach oben, als nach vorne“); Beobachtung einer anderen Person. All diese Inputs können aber den manchmal langwierigen Prozess von Versuch und Irrtum nicht ersetzen, sondern nur in eine mehr oder weniger erfolgsversprechende Richtung steuern.

U.a. da sich der Körper ständig verändert, müssen sensomotorische Rückkopplungsmechanismen durch Training immer wieder frisch kalibriert werden. Eine Basketballerin trifft den Korb nur mit traumwandlerischer Sicherheit, wenn sie das jeden Tag übt.