A Blu-ray lemezek segítségével tárolhatunk és visszajátszhatunk kiváló felbontású videót és kiváló minőségű hangot, csakúgy, mint fényképeket, adatokat és egyéb digitális dolgokat. A Blu-ray szabványt az elektronikai termékek felhasználóinak egy csoportja és PC társaságok, – közös nevükön Blu-ray Disc Association (BDA) – fektették le. A Blu-ray névben a „blue” (kék) a lézer színére utal, amit ezen technológia használ, a „ray” pedig az optikai sugárra. Az „e” betű a „blue” szóból azért lett szándékosan kihagyva, mert egy mindennapi szó nem lehet védjegy.

Egy jelenlegi, egyoldalas, hagyományos DVD 4,7 GB adatot képes tárolni, ami elegendő egy átlagos 2 órás, normál felbontású filmnek és néhány extra adatnak. De egy magas felbontású film, aminek sokkal tisztább képe van (HDTV – High-Definition Television), mint egy DVD filmnek körülbelül 5-ször több helyet követel, ezért nélkülözhetetlen olyan lemezek gyártása, amin sokkal több adat fér el, mint egy DVD-n, ahogy a stúdiók is egyre-inkább jobb minőségben gyártják a filmeket. Ahhoz, hogy a HDTV-ről felvegyünk egy több mint 2 órás műsort Blu-ray lemezt kell használnunk, amióta elkezdődött 2000-ben a BS (Broadcast Satellaview) digitális sugárzás és 2003-ban a földi digitális sugárzás.

Eltérően a jelenlegi DVD-ktől, amik vörös lézert használnak az adatok írásához és olvasásához, a Blu-ray kék lézert használ (amiről egyébként a nevét is kapta). A kék lézer rövidebb hullám-hosszon működik (405 nanométer), mint a vörös lézer (650 nanométer).

A kisebb fénynyalábbal pontosabban lehet fókuszálni, lehetővé téve, hogy olyan kis gödröcskéből („pits”) is kiolvassunk adatokat, amik csak 0,15 mikromilliméter hosszúak – ez több, mint kétszer kisebb a DVD-n található kis gödröktől. Mindezen túl a Blu-ray lecsökkentette a sávok hüvelykméretét 0,74 mikronról 0,32 mikronra. A kisebb gödröcskék, a kisebb fénysugár, és a rövidebb sáv-hüvelyk együttesen azt eredményezte, hogy az egyrétegű Blu-ray lemezen több mint 25 GB információt tudunk tárolni – kb. ötször annyi információ, mint amennyit egy DVD képes tárolni; egy dupla rétegű Blu-ray lemezen, pedig mintegy 50 GB-nyi adat tárolható.

A lemezek a digitálisan kódolt videó és audió információt „gödrök”-ben tárolja. Ezek a gödrök („pits”) a lemezen spirálisan helyezkednek el a központból kiindulva a szélek felé. A lézer a gödrök másik oldalát olvassa, – azaz a dudorokat („bumps”), – hogy lejátsza a filmet, vagy a programokat, amit a lemezen tárolunk. Minél több adatot tárolunk a lemezen, annál kisebb és egymáshoz közelebb pakolt gödröknek kell lenniük. Minél kisebb a gödröcske (és ez által a dudor is), annál pontosabbnak kell lennie a lézerolvasónak.

Minden Blu-ray lemez megközelítőleg ugyanolyan vastagságú (1,2 milliméter), akárcsak a DVD-k. De ezen két lemez adattárolása különböző. A DVD-n az adat, mint egy szendvics, két 0,6 milliméter vastag polikarbonát réteg között helyezkedik el. Amelyik polikarbonát réteg az adat tetején helyezkedik el a kettős törés problémáját idézheti elő, amiben az alsó réteg megtöri a lézer fényét két elkülönült fénynyalábra. Ha a fénynyaláb túl szélesen hasad el, akkor a lemez olvashatatlan lesz. Egyébként ha a DVD felszíne nem pontosan sík és ezért nem pontoson merőlegesen a fénysugár rá, akkor arra a problémára vezethet, amint úgy neveznek, hogy „disc tilt”, amiben a lézer sugár eltorzított. Mindezen tulajdonságok, a nagyon körülményes előállításhoz vezetnek. A Blu-ray lemez felülkerekedik az előbb tárgyalt DVD előállítási módon úgy, hogy az adatot egy 1,1 milliméter vastag polikarbonát rétegre helyezi. Amiatt, hogy a tetején van elhelyezve az adat, ezáltal a kettős törés és az olvashatósági problémák nem léphetnek fel. Annak következtében, hogy az olvasó mechanizmusnál az írható réteg közelebb helyezkedik el az objektív lencséhez a „disc tilt” problémáját virtuálisan elimináltuk. Az adat felszínhez közeli elhelyezkedéséből kifolyólag egy kemény védőréteggel van ellátva a lemez, hogy megvédje a karcolásoktól, illetve az újlenyomatoktól. Az eddig említett felépítésből az következik, hogy az előállítási költsége alacsonyabb, mint a DVD-nek. Az adatátviteli sebességben is a Blu-ray a gyorsabb. A DVD 10 Mbps gyorsaságával szemben a Blu-ray lemez mintegy 36 Mbps sebességet nyújt a használóknak.