In einer SSD werden die zu speichernden Informationen in Halbleiterzellen geschrieben. Diese Zellen bewahren ihren Status auch dann, wenn keine Stromversorgung anliegt – das Prinzip des Flash-Speichers. Dabei kann eine einzelne Speicherzelle nur zwei Zustände haben: geladen oder ungeladen. Diese Methode trägt die Bezeichnung Single Level Cell (SLC) und wird vor allem in sehr teuren, industriellen SSDs verwendet. Eine Zelle entspricht dabei einem Bit – was verdeutlicht, wie viele solcher Zellen nötig sind, um beispielsweise ein Gigabyte (1 GB) zu realisieren: Das sind 109 = 1 Milliarde Speicherzellen (exakter Wert: 230 = 1.073.741.824). Ein einzelner Buchstabe in ASCII-Codierung verbraucht allein schon 8 Bits. Da lässt sich erahnen, wie viel Speicherplatz für ein Textdokument oder gar für Bilder benötigt wird.
Allerdings ist es auch möglich, verschiedene Spannungsgrößen in einer Zelle zu nutzen, sodass mehr als 1 Bit pro Speicherzelle gespeichert werden kann. Diese Art der Speicherung wird Multi Level Cell (MLC) genannt und erlaubt meist 2 Bits pro Zelle. Somit kann man mehr Daten auf der Fläche unterbringen und Kosten sparen. Ihr Nachteil ist die geringere Anzahl an Schreibzyklen. Ein weiterer Verdichtungsschritt heißt Triple Level Cell (TLC), was die Herstellungskosten weiter senkt.
Halbleiter haben eine begrenzte Lebensdauer. Um dem entgegenzuwirken, hat eine SSD eine interne Überwachung, die abgenutzte Speicherzellen aufspürt. Dieses sogenannte Bad Block Management markiert Zellenblöcke mit ausfallbedrohten Speicherzellen als fehlerhaft und ersetzt diese durch Zellen aus einer vorgehaltenen Reserve. Diese umfasst je nach SSD-Auslegung zwei bis sieben Prozent der Gesamtspeicherkapazität und verlängert die Lebensdauer einer SSD erheblich.
Nicht unerwähnt bleiben soll der Sonderfall Hybrid-Festplatte (auch HHD). Dabei handelt es sich um eine Kombination aus einer HDD-Festplatte und einer SSD. Der schnelle Flash-Speicher der SSD kann die Gesamtgeschwindigkeit eines solchen Hybrids gegenüber normalen HDDs steigern, kommt aber an die von singulären SSDs nicht heran.