CD-R sa skladá rovnako, ako lisovaný CD-ROM z troch základných vrstiev. Vrchná ochranná lakovaná vrstva, stredná vrstva z reflexnej zlatej fólie. Zlato sa vybralo preto, že nereaguje s farbivom a koroduje podstatne menej, ako ktorýkoľvek iný kov. Zlato je naviac veľmi reflexné. Používa sa 24 karátové zlato. Dnes sa ale tiež veľmi často stretávame so striebornou fóliou, ktorá síce nevykazuje tak dobré vlastnosti ako zlato, je však podstatne lacnejšia a pre spotrebné použitie úplne vyhovuje.
Tretia vrstva je z organického farbiva. Táto organická zlúčenina je vlastným záznamovým médiom.
V polykarbonátovej (spodnej) vrstve CD-R média je už pri výrobe vytvorená špirálová drážka, slúžiaca ako vodítko pre laser CD-R mechaniky, čím je umožnené veľmi presné nahranie dát na disk. Hustotou tejto drážky je určená celková kapacita cd-r média (74,80,99min).
V ľavo je vidieť vypálený a lisovaný pit. Vypálený pit, na rozdiel od pitu lisovaného má nepravidelné okraje. Rovnako vypálený pit je trochu menší ako pit lisovaný. Pri vypaľovaní sa práve toto organické farbivo zahreje, čo spôsobí jeho fyzickú zmenu. Vypaľovací lúč tak vytvára miniatúrne kopčeky. Kopček nazývaný pit mení odraz od zlatého podkladu. Rozdiel medzi lisovaným a vypáleným pitom je dôvod, prečo na niektorých starších CD-ROM mechanikách nieje možné vypálené CD prečítať. Aby to možné bolo, museli výrobcovia u mechaník upraviť algoritmus ostrenia a vyhodnocovanie logických úrovní. V súčasnej dobe sú podobné problémy s CD-RW médiami.

Rozmery CD-R sú zhodné s lisovanými, teda celková šírka je 1,2 mm a priemer je 12 cm s centrálnym otvorom 1,5 cm. CD váži bez obalu 18 gramov. Na CD, sa rovnako ako na klasickú vinylovú platňu, zapisuje do jedinej špirálovej stopy. Dáta sú do tejto stopy zaznamenávané digitálne pomocou stupňov (land) a dier (pit). Diera je 0,12 mikrometra hlboká a 0,6 mikrometra široká. Jedno CD ich obsahuje okolo dvoch biliónov. Dĺžka diery je medzi 0,83 a 3,3 mikrometra, čo je pre porovnanie veľkosť baktérie. Medzera medzi jednotlivými susednými stopami je 1,6 mikrometra. Znamená to, že CD so záznamovou šírkou 3,3 cm obsahuje:

0,6 mm šírky stopy + 1,6 mm medzi stopami = 2,2 mikrometra
33 mm / 2,2 mikrometra = 15 000 závitov.
Celková dĺžka stopy je 5 km.

Na rozdiel od LP platne sa CD číta od vnútra k okraju a zatiaľ čo LP používa konštantnú rýchlosť otáčania (konštantná uhľová rýchlosť - CAV), u CD je konštantná rýchlosť obvodová (CLV). Znamená to teda, že sa rýchlosť otáčania CD mení od 200 do 530 ot./min. podľa typu mechaniky a značky. Pre zaujímavosť, hustota záznamu je na CD 16 000 tpi (track per inch - stôp na palec). Floppy disk má hustotu 96 tpi a pevný disk priemerne 400 tpi. Aby čítací (alebo vypaľovací) lúč mohol správne sledovať špirálu s dátami, majú lisované, CD-R i CD-RW disky už z výroby vylisovanou tzv. vodiacu špirálu, na ktorú riadiaci mechanizmus čítacieho (alebo zapisovacieho) laseru zaostruje.

CD rekordéry sa od obyčajných prehrávačov a CD-ROM mechanik veľmi líši. Najmä preto, že používajú špeciálny laser. Tento laser musí byť schopný pracovať v niekoľkých úrovniach, aby bol schopný docieliť fyzické zmeny stavu farbiva na CD-R médiu (land) a tiež CD-R čítať, bez toho, aby došlo k jeho poškodeniu. A pretože zápis je z hľadiska hardware, tak i software zložitejší proces, je rýchlosť zápisu CD rekordérov nižšia ako rýchlosť ich čítania (napr. 24x zápis 40x čítanie).
Pre čítanie vystačí laser s pomerne nízkym výkonom (0,5 mW), ale pre zápis CD-R je už treba energie o mnoho viac. Pre zápis jednoduchou rýchlosťou vystačí 4-8 mW, pre dvojnásobnú rýchlosť je už treba 8-10 mW, štvornásobnú 10-12 mW a šesťnásobnú potom až 14 mW! Tejto energie je treba k tomu, aby sa v mieste, kde má dôjsť k zmene farbiva, dosiahlo teploty 250° až 400°C.
Schopnosť CD-ROM mechaniky čítať CD-R , alebo CD-RW média, je tiež do značnej miery závislá na kvalite nielen média, ale i samotnej vypaľovačky . Nahrávacia mechanika môže totiž pre nahrávanie používať príliš nízky, alebo naopak vysoký výkon laseru, alebo dokonca môže výkon laseru oscilovať (pri vypaľovaní CD-R napr. v rozmedzí 8-10 mW). Nízky výkon bude znamenať píliš malé pity (nečitateľné) a veľký výkon bude naopak spôsobovať zlievanie pitov dokopy.