A superfície de gravação de dados do HD é coberta por uma fina camada de material semicondutor, como o silício. A espessura dessa camada define a densidade de gravação e, consequentemente, a capacidade de armazenamento de dados do HD.

O desempenho do HD é influenciado pelo tempo necessário para mover as cabeças leitoras até um determinado local do HD e pelo tempo necessário para os dados passarem sob as cabeças leitoras.

O HD consiste de um disco rígido que gira em alta velocidade sobre cabeças magnéticas dispostas em uma haste fixa que fica sobre a superfície do disco. A rotação do disco faz com que as cabeças leitoras possam alcançar todos os dados armazenados.

O HD faz acesso sequencial aos dados, mas a grande velocidade de rotação dos discos rígidos faz com que este dispositivo tenha um desempenho próximo aos dos dispositivos de memória de acesso randômico.