コンパクトディスクは直径12cmまたは8cm、厚さ1.2mmの円盤状で、プラスチック製です。

プラスチックの材質はポリカーボネートですが、最近ではAPO（非晶質ポリオレフィン）やガラスを使用したものもあります。

データの読み取りには780nmの赤外線レーザーが用いられ、照射したレーザー光の反射から内容を解析します。
ディスクにあたるレーザー光を反射させるため、コンパクトディスクはアルミニウム蒸着膜（厚さ約80nm、これが鏡のような役割を持ちレーザー光を反射する）と保護層（厚さ約10μm）、（レーベルなどの）印字膜の複数の層を重ねた構造になっている。

ディスクには非常に細かいくぼみが彫られており、このパターンがいわゆるデジタル情報なのです。
このくぼみ（読み取り面から見れば出っ張りになる）をピットというもので、ピットではない部分をランドといいます。ランドの部分に当ったレーザー光は反射してそのまま戻ってくるが、ピットがある部分に当ったレーザー光は、ランドからの反射波と1/2波長の位相差をもつため干渉して打ち消しあい暗くなる。
この明暗によりデジタル信号を読み取り、これをアナログ信号に戻して音声として出力します。

ピットの幅は0.5μmで、長さは0.83μmから0.3μm単位で3.56μmまで9種類、ピットから次のピットまでの距離も同じ9種類です。

またピットの列をトラックといって、このトラックは1.6μm幅、内側から外側に向かって渦巻状に並んでいます。ちなみに、CDの虹色のような光沢は、この規則正しく並んだトラックで回折した光が、干渉することによる構造色なのです。

データをピット列として記録するにはEFM (Eight to Fourteen Modulation) という変調方式が用いられます。

また、誤り訂正はCIRC (Cross-Interleaved Reed-Solomon Code) によりますが、コンピュータのデータ保管等、少しのミスも許されないデータを扱うためのメディアには、追加の誤り検出、訂正が行われ、誤差が出ないような仕組みとなっています。

音楽用途の場合、デジタルのPCM形式で最大79分58秒、99トラックの楽曲の録音が可能です。また、規格上、1トラック中には99インデックス（位置決め標識）を設けることができます。CDが初めて登場した当初は、このインデックスを扱うことのできるプレーヤーやディスクが発売されていましたが、その後ほとんど普及することはなかったようです。

スーパーオーディオCDやDVDオーディオが登場した現在でも、音楽供給メディアの主流としてCDが君臨しています。CDにとって代わる次世代メディアは登場するも、それほど普及していません。
むしろCDの競合はもはやメディアではなく、普及スピードが電光石火のデジタル音源配信の方ですね。

CDというメディアを使うことなく、音楽をデジタルデータのまま所有できること自体が、真の競争相手といえそうです。