Los HDD constan de uno o más discos giratorios hechos de un material magnético, cabezales de lectura y escritura que se mueven sobre los discos y un controlador que gestiona la lectura y escritura de datos. Los discos se dividen en pistas y sectores, de forma similar a cómo se organiza un CD o DVD. Cuando el cabezal de lectura y escritura se mueve sobre el disco, magnetiza o desmagnetiza pequeñas áreas del disco para representar datos binarios (0 y 1).
Los discos duros se caracterizan por su capacidad de almacenamiento, velocidad (medida en revoluciones por minuto o RPM) y tasas de transferencia de datos. Vienen en varios tamaños y factores de forma, incluidas unidades de 2,5 pulgadas que se usan comúnmente en computadoras portátiles y unidades de 3,5 pulgadas que se usan en computadoras de escritorio y servidores.
Si bien los discos duros ofrecen capacidades de almacenamiento relativamente grandes a precios asequibles, son más lentos en comparación con las tecnologías de almacenamiento más nuevas, como las unidades de estado sólido (SSD). Sin embargo, los HDD todavía se utilizan ampliamente debido a su confiabilidad y rentabilidad para aplicaciones donde la velocidad no es un factor crítico.