Les cartes mémoire flash se composent d'un grand nombre de cellules individuelles, chacune contenant un ensemble de transistors. Dans des circonstances normales, le courant circule entre les transistors et dans un drain. Lorsqu'une charge est appliquée à l'un des transistors, le flux de courant est bloqué. La quantité de courant traversant la cellule la fait passer de un à zéro, permettant le stockage de données binaires.
L'état de chaque cellule individuelle de la mémoire flash est maintenu lorsque l'alimentation est coupée, permettant à ces appareils de stocker des données de la même manière qu'un disque dur stocke des informations. Cependant, chaque cellule ne peut être « retournée » qu'un certain nombre de fois avant de s'user, de sorte que les cartes mémoire flash ont une durée de vie limitée. La correction d'erreur intégrée au système arrête les cellules qui perdent la capacité de stocker des données, réduisant ainsi l'espace de stockage disponible sur l'appareil. Ces contrôleurs tentent également de niveler l'usure de l'appareil en écrivant dans des cellules qui ont été utilisées moins fréquemment, évitant ainsi une perte inégale de stockage.
Il existe plusieurs types de stockage de mémoire flash, y compris les cartes SmartMedia, les cartes CompactFlash, les clés USB et même les disques SSD qui imitent efficacement les performances d'un disque dur magnétique traditionnel.