Os cartões de memória SD funcionam gravando dados em um chip de estado sólido dentro do cartão usando memória flash. A memória flash registra informações quando as cargas elétricas mudam em seus circuitos. Um processo semelhante apaga partes da memória para reescrever.
SD é uma abreviatura de "digital seguro". Os dados em um cartão SD são armazenados em formato digital. O chip de estado sólido dentro da tampa de plástico do cartão contém muitos circuitos elétricos minúsculos. Quando o cartão não está em uso, os circuitos retêm suas cargas sem nenhum poder adicional. Quando um cartão é colocado em um dispositivo ativado, como uma câmera ou um telefone celular, uma pequena corrente elétrica do dispositivo move os elétrons no chip de memória flash. Os padrões digitais armazenados no chip se correlacionam com os dados nele armazenados. Os dados são apagados quando uma tensão ligeiramente mais alta é aplicada ao circuito. Isso permite a reescrita. Os cartões SD gravam e apagam a memória em blocos ou seções. Isso os torna mais rápidos do que algumas outras variedades de armazenamento de dados.
Os cartões SD atendem aos requisitos legais para armazenamento de conteúdo com proteção de direitos autorais. Trabalhos protegidos por direitos autorais, como músicas e livros, são escritos com um código identificador de mídia. Esse código é colocado em uma parte protegida da memória de estado sólido. O trabalho protegido por direitos autorais não pode ser copiado sem acesso a esse código identificador de mídia. Isso evita que os dados sejam copiados várias vezes e amplamente divulgados sem permissão.