CDs, ou discos compactos, são compostos por quatro camadas de material. De baixo para cima, as camadas são: uma camada de policarbonato, uma camada refletiva, uma superfície de laca e uma camada de serigrafia para colocar arte ou letras para a capa do CD. CDs são mídia de armazenamento óptico — onde drives de disquete de 3,5 polegadas e discos rígidos armazenam dados codificando magneticamente no disco, CDs armazenam dados como uma série de saliências e sulcos na superfície inferior, refletiva do disco. Essas saliências representam, para a unidade de CD/DVD ROM, um código especial chamado non-return-to-zero inverted (NRZI). Cada transição entre uma saliência e uma superfície plana no disco traduz para código binário de 1s e 0s. Os dados formam uma espiral cujo caminho começa do centro do disco. A unidade de CD/DVD ROM reconhece esse formato e pode ler os dados. CDs contêm 650-700 megabytes de dados, e DVDs, que têm mais espaço de armazenamento devido a mais camadas, podem conter quase 2 gigabytes de dados. Se houver muito espaço no disco sem sinal, a unidade não consegue ler o disco, então os dados são entrelaçados para evitar muito espaço vazio.
Os principais componentes de uma unidade de CD/DVD ROM são um pequeno motor de acionamento, um mecanismo de rastreamento e um conjunto laser/lente, todos conectados à placa-mãe do computador via cabo flat de 40 pinos. O motor de acionamento gira o disco a 200-500 RPM. Um laser dispara no CD em um ângulo, focando nas saliências. Ele reflete na segunda camada do disco no conjunto de captação adjacente ao laser — no caso de áreas planas, ou lands, ele reflete para o lado. Para que o laser siga a trilha espiral ao redor do disco, o motor de rastreamento o move em uma linha reta para fora do centro. Para que os dados no CD sejam interpretados corretamente, não pode haver arranhões no disco, pois caso contrário a trilha será distorcida.
A lente do laser, após receber a luz do laser, a lê como um sinal digital. Este sinal é transferido para o controlador IDE na placa-mãe, que então converte os dados em binário, envia para o processador e depois para o aplicativo adequado para o software do CD no sistema operacional. No caso de CDs de áudio, o IDE envia o sinal para as caixas de som do computador e o reproduz como som.
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