SD卡在24mm×32mm×2.1mm的体积内结合了SanDisk快闪记忆卡控制与MLC（Multilevel Cell）技术和Toshiba（东芝）0.16u及0.13u的NAND技术，通过9针的接口界面与专门的驱动器相连接，不需要额外的电源来保持其上记忆的信息。而且它是一体化固体介质，没有任何移动部分，所以不用担心机械运动的损坏。
SD卡的技术建是基于MultiMedia卡（MMC）格式上发展而来，大小和MMC差不多，尺寸为32mm x 24mm x 2.1mm。长宽和MMC一样，只是比MMC厚了0.7mm，以容纳更大容量的存贮单元。SD卡与MMC卡保持着向上兼容，也就是说，MMC可以被新的SD设备存取，兼容性则取决于应用软件，但SD卡却不可以被MMC设备存取。（SD卡外型采用了与MMC厚度一样的导轨式设计，以使SD设备可以适合MMC)。
SD接口除了保留MMC的7针外，还在两边加多了2针，作为数据线。采用了NAND型Flash Memory，基本上和***artMedia的一样，平均数据传输率能达到2MB/s。
SD卡还提供不同的速度，它是按CD-ROM的150kB/秒为1倍速的速率计算方法来计算的。基本上，它们能够比标准CD-ROM的传输速度快6倍(900 kB/秒)，而高速的SD卡更能传输66x (10 MB/秒)以及133x或更高的速度。一些数码相机需要高速SD卡来更流畅地拍摄影片，和连续拍摄相片更迅速。直至2005年12月，大部分设备跟从SD卡的1.01规格，而更高速至133x的设备亦跟从1.1规格。
设有SD卡插槽的设备能够使用较簿身的MMC卡，但是标准的SD卡却不能插入到MMC卡插槽。SD卡能够于CF卡和PCMCIA卡上，插上转接器使用；而miniSD卡和microSD卡亦能插上转接器于SD卡插槽使用。一些USB连接器能够插上SD卡，而且一些读卡器亦能够插上SD卡，并由许多连接埠，例如USB、FireWire等存取使用。
SD卡的结构能保证数字文件传送的安全性，也很容易重新格式化，所以有着广泛的应用领域，音乐、电影、新闻等多媒体文件都可以方便地保存到SD卡中。因此不少数码相机也开始支持SD卡。