相變化記憶體（PCM：Phase Change Memory，亦稱 PCRAM）是利用硫屬化物系材料（代表性材料為 Ge-Sb-Te：GST）在結晶態與非晶態（amorphous）之間電阻差異極大的性質來儲存資料的非揮發性記憶體。藉由對材料通電所產生的焦耳熱進行加熱與冷卻，可逆地切換結晶相（低電阻）與非晶相（高電阻）。
寫入時，以快速加熱・急冷使其非晶化（重置，reset），以和緩加熱使其結晶化（設定，set）。由於可形成中間電阻狀態，也適合多階儲存（MLC）；具有比快閃記憶體更快速、耐寫次數更高，且相較 DRAM 具非揮發性的特點。讀取只需偵測電阻值，因此速度很快。
大規模實用化 PCM 的代表例，是英特爾與美光共同開發的 3D XPoint（Intel Optane）。它在交叉點陣列中結合選擇器元件，作為填補 DRAM 與 NAND 之間空缺的儲存級記憶體（SCM）推出產品，並以低延遲的持久性記憶體在資料中心用途中受到矚目。
課題在於寫入時的高功耗（伴隨發熱的相變化），以及反覆操作造成的材料劣化與電阻漂移。PCM 在與 ReRAM・MRAM 競爭的同時，也正被評估用於嵌入式非揮發性記憶體與車用領域，並透過材料與單元結構的改良，推動低功耗化與可靠度提升。