W zależności od pojemności i rozmiarów obudowy, twardy dysk składa się z jednego lub większej ilości dysków. Nie są one niczym innym, jak aluminiowymi lub szklanymi krążkami (talerzami) powleczonymi substancją magnetyczną. Znajdują się na specjalnym trzpieniu, który umożliwia synchroniczny obrót. Nad i pod każdym krążkiem, znajduje się głowica zapisu/odczytu. Ramię, na którym jest ona umieszczona, może być, w zależności od modelu, ruchome lub umocowane na stałe. Głównie na starych dyskach można znaleźć rozwiązanie, w którym ramię z głowicami zamontowane jest na ruchomym zawieszeniu. Przy ustawianiu głowicy poruszała się cała jednostka. Dyski tego typu działały wolno, ponieważ trzeba było przemieszczać stosukowo dużą masę. Poza tym nie była to zbyt dokładna technika. Nowe dyski działają inaczej. Jednostka wyposażona w głowice znajduje się na zamocowanej na stałe osi, która kontroluje pozycję ruchomych głowic. Dyski obracają się z prędkością 3400 do 5400 obr/min. Głowica unosi się nad powierzchnią dysków na wysokości trzech tysięcznych milimetra. Ruch obrotowy dysków wywołuje efekt unoszenia, który dodatkowo zapobiega porysowaniu powierzchni dysku przez głowicę. W jaki sposób informacje zapamiętywane są na magnetycznym nośniku? Powierzchnia dysku podzielona jest na współśrodkowe okręgi (ścieżki), które składają się z namagnetyzowanych kawałków, nazywanych żargonowo domenami. Każda domena jest swego rodzaju magnesem. Głowica natomiast ma na swoim ostrzu malutki elektromagnesik. Przy jego pomocy polaryzuje domeny, przy czym kierunek namagnesowania nośnika, zależy od kierunku prądu płynącego przez uzwojenie głowicy. W ten sposób powstaje długi łańcuszek zmieniającego się strumienia magnetycznego, który tworzy wzór reprezentujący daną. Podczas odczytu, zamieniany jest na impulsy prądu, a te z kolei na właściwą informację.