从大脑记忆原理上来说，记住一首歌的歌词，需要大脑的工作量是巨大的，首先要看到或听到歌词里的文字和语言，然后认识分析，并经过大脑语言系统对其一系列复杂的抽象加工转化为大脑信息，再储存在大脑的语言记忆模块中。而记住一首歌的旋律，直接就可以通过听觉系统的接收，并记住其规律性，储存在大脑的声音记忆模块中。相比较而言，就是记歌词比记旋律的运行程序更为复杂，所以比较难记。
另一方面，从生理系统上来说，音乐回路主要在集中在人类的右脑。人类的听觉中枢主要位于大脑的颞上回和颞横回，这部分被称为“听觉区”。但听音乐时，除右侧“听觉区”发挥作用外，也需要大脑皮层联合区的共同作用。对音乐的记忆，由右侧额下回、前运动皮质、顶叶与
小脑共同完成，而歌词记忆则交由
左脑完成。右侧额下回、前运动皮质受损会导致跑调，或无论如何也学不会一段旋律，这种情况通常被称为“音乐能力失调”。
注意：这里指出，听歌时，对于歌词的记忆是由左脑来完成的。我们知道，理解数学和语言的
脑细胞集中在左半球；发挥情感、欣赏艺术的脑细胞集中在右半球。右半脑发达的人在知觉和想像力方面有可能更强一些。左脑的记忆回路是低速记忆，而右脑的是高速记忆，左脑记忆是一种“劣根记忆”，右脑记忆则让人惊叹，它有“过目不忘”的本事。听歌只记得旋律不记得歌词或者记旋律比记歌词快，多半是因为一般人的右脑比左脑发达的缘故吧。
PS：查了些资料，只能分析到这么多，希望能帮到你哈。
参考资料：http://www.zhihu.com/question/19653728