SSDs funktionieren ganz anders als HDDs: Im Gegensatz zu Festplatten mit ihren beweglichen Teilen sind die internen Komponenten von SSDs nicht beweglich und enthalten keine anfälligen mechanischen Bauteile. In erster Linie bestehen SSDs aus einem Controller und mehreren NAND-Flash-Bausteinen als physischem Speicher.

Der Controller als Steuereinheit kontrolliert die Kommunikation zwischen den SSD-Speicherzellen und dem Computer. Er kann die Flash-Bausteine parallel ansprechen, vervielfacht damit den Datendurchsatz und bildet so einen zentralen Knotenpunkt, den alle Daten zwangsweise passieren müssen.

Flash-Speicherbausteine, die zweite wesentliche SSD-Komponente, sind nichtflüchtig. Das heißt, die in ihren Zellen gespeicherten Informationen gehen nicht verloren, wenn die Stromzufuhr abgebrochen wird. Jedes einzelne Bit wird in Form einer elektrischen Ladung auf einem "Floating-Gate-Transistor" gespeichert.

Alle gängigen SSDs basieren auf NAND-Speicher-Chips. Der Ausdruck "NAND-Technik" bezieht sich auf die serielle Anordnung der einzelnen Speicherzellen. Grundsätzlich unterscheidet man dabei zwischen SLC- oder MLC-NANDs. SLC steht für "Single Level Cell" und bedeutet, dass eine Flash-Zelle auch nur ein Bit speichert. Dieses definiert sich durch einen festgelegten Spannungslevel. Beim Flash-Typ "Multi Level Cell" (MLC) lassen sich in einer Zelle aktuell zwei oder drei Bit-Zustände speichern.

Je nach Kapazität sind heute bis zu 64 Speicherbausteine üblich, diese sind teilweise auch noch in Sandwich-Bauweise auf dem Datenträger verbaut. Gerade die Kombination und die Qualität der Controller und Speicherbausteine haben enormen Einfluss auf die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit der SSD.