Los discos ópticos tienen una estructura similar basada en múltiples capas: la del CD es la estructura más sencilla de todas, pero sirve de ejemplo para el resto. Un CD es un disco de policarbonato de 1,2 mms de espesor, con un radio de 6cms, y un agujero interno de 0,75 cms de radio. Contiene una capa de datos protegida por ambas caras: una cara es translúcida (permite pasar por tanto la luz del laser lector), mientras que la otra es opaca (y suele contener una pegatina con información del contenido del disco. En la capa de datos, creada mediante una cubierta de aluminio, toda la luz incidente se devuelve, por lo que se crean zonas que absorben la luz (pits) para poder diferenciar dos estados (0-1: información binaria).

Las capas de un CD pueden observarse en la siguiente figura:

El equipo óptico grabador será capaz de emitir una luz (láser) de una frecuencia tal que atraviese el sustrato de policarbonato (translúcido), e impacte en la cubierta de aluminio con la energía suficiente para quemarlo y crear un hoyo (pit). El lector óptico emitirá una luz (láser) que igualmente atraviesa el sustrato, incida en la cubierta (sin quemarla) y regrese otra vez a través del sustrato sólo si incide en un llano (land): si incide en un hoyo (pit) la luz se difuminará (sin alterar el la cubierta protectora). Por tanto el lector, deberá ser capaz de emitir y recibir lo emitido.

 El disco óptico quedará grabado en una espiral continua que recorra todo el CD, comenzando en su parte más interna y finalizando en el extremo del CD. Para el lector de CD, la espiral se asemeja a un conjunto de líneas paralelas ya que la distancia entre pasos de espiral no es mucho mayor que 1,6micras. Por ello, la espiral de grabación (en un CD) tiene una longitud total de 6Km (aproximadamente).

Cuanto más pequeño sea el rayo de luz incidente, más pequeños podrán ser los pits-lands, y por tanto mayor cantidad de información podrá almacenarse. Además, si somos capaces de encontrar distintas tipos de laser que atraviesen distintos tipos de sustrato, nos encontraremos que seremos capaces de utilizar en un mismo soporte óptico varias capas.

En el DVD por ejemplo, aún teniendo el mismo tamaño que el CD, la distancia entre pasos de espiral es de 0,74 micras, por lo que la longitud total de espiral es de 11 Km. De media, un bit grabado en un CD ocupa una longitud 0,83 micras, mientras que sólo ocupa 0,4 micras en un DVD.

Por otra parte, los DVDs permiten ser escritos por ambas caras. Esta característica no se suele utilizar, ya que para leer la segunda cara es necesario sacar físicamente el DVD del lector y darle la vuelta. Además, escribir en las dos caras impide tener una pegatina en alguna de ellas. Algunas distribuciones de música han utilizado está característica, utilizando una cara para el CD de audio, y la otra cara como DVD musical (vídeos, conciertos, etc).