По внутренней структуре CD-R представляет собой обычный компакт-диск, в котором отражающий слой выполнен преимущественно из золотой или серебряной пленки, а между ним и поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой (dye-слой) из органического материала, изменяющего степень отражения при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные питам. В основе производства лежит технология изготовления дисков для однократной записи (WORM - Write Once, Read Many), стандартизованные компаниями Philips и Sony и описанные в соответствующей документации (стандарт Orange Book, Part II).