固態硬碟原理主要是基於快閃記憶體的存儲方式，其內部構造包括主控、快取和快閃記憶體等部分。數據通過接口進入主控，經過主控的中轉調配後儲存到各個快閃記憶體顆粒中。快閃記憶體的基本存儲單元是「浮柵電晶體」，其中的浮柵被二氧化矽包裹，和上下絕緣，因此即使在斷電後，柵極內的電子也能被捕獲並保存，這就是固態硬碟能在掉電情況下依然存儲數據的原理。
此外，固態硬碟的寫入和讀取過程涉及到量子力學的原理，尤其是量子隧穿效應。在寫入數據時，電子通過量子隧穿效應穿越絕緣的電介質屏障進入電荷阱，完成數據的存儲。讀取數據時，則通過識別存儲單元內電子的數量和狀態來還原出原始的二進制數據。