Hybrydowy dysk twardy łączy tradycyjną pamięć masową na talerzach magnetycznych z uzupełnieniem pamięci flash do szybkiego buforowania. Dzięki temu często używane dane pozostają natychmiast dostępne, nawet szybciej niż korzystanie z pamięci o dostępie swobodnym (RAM). Pamięć flash jest wykonana z nieulotnych układów pamięci, co oznacza, że przechowuje bity danych bez potrzeby zasilania. Jest to w przeciwieństwie do chipów RAM, które tracą wszystkie dane po odcięciu zasilania.
Hybrydowy dysk twardy zawiera rodzaj „osobistego systemu pamięci podręcznej” lub bufora, ale zamiast wbudowanej pamięci RAM wykorzystuje wbudowaną pamięć flash. Procesy rozruchu systemu operacyjnego (OS) przechowywane w pamięci flash na hybrydowym dysku twardym oznaczają, że czas rozruchu może zostać znacznie skrócony. Ponadto, w zależności od rozmiaru pamięci flash, często używane programy i pliki mogą być natychmiast dostępne bez konieczności uruchamiania dysku. Dlatego hybrydowy dysk twardy przez większość czasu jest bezczynny, nawet podczas ciągłego odczytu i zapisu we wbudowanej pamięci flash.
Laptopy powinny znacznie zyskać na hybrydowych dyskach twardych w porównaniu z tradycyjnymi urządzeniami pamięci masowej, które powodują znaczne zużycie baterii. Hybrydowy dysk twardy Samsung Electronics podobno kręci się skromnie 30-45 sekund co 30 minut, oszczędzając cenną energię. Samsung twierdzi, że żywotność baterii wydłużyła się o osiem do dwudziestu procent, co może wydłużyć żywotność przeciętnej baterii laptopa o 36 minut.
Samsung połączył siły z Microsoftem, aby zaprezentować prototypowe dyski hybrydowe w sierpniu 2005 i maju 2006 roku, a do końca 2006 roku planuje wprowadzić na rynek laptopy z technologią hybrydową. Jeden prototypowy hybrydowy dysk twardy był wyposażony w 1-gigabajtowy układ pamięci flash, podczas gdy inne zawierały 128 – i 256-megabajtowe chipy. Pamięć flash jest rzekomo skrzyżowaniem architektur NAND (Not And) i NOR (Not Or), czerpiąc korzyści z każdej z nich. Jednak inni producenci mają własne autorskie rozwiązania dotyczące pamięci flash w hybrydowym dysku twardym.
Dyski twarde, które są tylko pamięcią flash, są określane jako dyski twarde NAND. Dysk twardy NAND lub jego przyszła iteracja prawdopodobnie zastąpi hybrydowy dysk twardy na dłuższą metę. Dyski twarde NAND mają tę zaletę, że nie zawierają ruchomych części i mają wszystkie zalety pamięci flash. Zużywają również bardzo mało energii, są lekkie, wytwarzają mało ciepła i zajmują nominalne nieruchomości. Jedynym czynnikiem powstrzymującym dyski twarde NAND przed wyparciem rynku hybrydowych dysków twardych jest to, że te pierwsze będą zbyt drogie, aby konkurować do 2009 r., a przynajmniej tak przewidują eksperci branżowi.
W międzyczasie producenci wejdą na rynek hybrydowych dysków twardych. Dyski Samsunga i Microsoftu są podobno zaprojektowane do współpracy z najnowszym systemem operacyjnym Microsoftu, wstępnie określanym jako „Longhorn”.