目前，这项信息存储技术是通过将缩微胶片上的影像转变为光信息，然后制出存储密度更大的全息图的方法实现的。与缩微影像不同，全息图是由干涉条纹组成的影像。该条纹影像记录了入射光线（物光）的全部信息--振幅和相位，故称全息图。在阅读还原时，需在激光的照射下，利用条纹影像的衍射原理使其再现。
全息数据存储在光敏光学材料上通过非光学相干图样来记录信息。一束激光首先被分成两部分，产生暗像素和亮像素。通过调整参考光的角度、波长和介质的位置，理论上可以在同一个空间记录下数千比特张全息图像。数据存储密度的极限是几十TB/立方厘米。2006年，Inphase科技发表了一份白皮书，称他们已经实现了500Gb/平方英寸的存储密度。据此我们可以推测出一张普通的光盘（写入半径大约4厘米）可以存储约3896.6Gb的信息。
通过重新产生相通的参考光来重建全息图像可以将存储的数据读出。参考光聚焦在光敏材料之上，照亮了合适的干涉图样，光线在干涉图样上发生衍射，衍射图案投影到检测器上。检测器可以并行的将数据读出，一次就可以读出超过1兆比特的信息，因此数据率非常高。记录在全息驱动器中的文件的访问时间可以做到在200
毫秒以下。
全息
数据存储可以为公司提供保存信息的新方法。如果使用一次写入多次读取的方法，可以保证内容的安全，防止存储的的信息被重写或者修改。全息存储制造商认为，这种技术可以提供安全的数据存储方案，储存数据的内容50年也不会发生变化，远远超过当前的数据存储技术。反对观点认为，数据读取技术每十年就会发生巨大的变化，因此尽管有能力将数据保存50-100年，但是很有可能需要用到数据的时候却无法找到合适的读取设备来读取[3]。然而，性能很好的存储方案可以持续使用很长的时间，另外，即使技术更新换代了，仍然可能有后向兼容的解决方案，就像现在的
DVD技术后向兼容CD技术一样。
在2002年，全世界主要有三家公司在进行全息存储方面的研究，这些公司是美国的InPhase科技和美国万胜公司，以及日本的
Optware公司。尽管全息存储的技术自从二十世纪六十年代就开始讨论，而且至少从2001年就开始兜售接近使用的商用方案，但是直到现在仍然在试图使人相信这项技术会找到合适的市场。从2002年开始，计划中的全息存储产品还并不想与硬盘展开竞争的，而是试图寻找到能够利用到它的特别的优点的市场，如需要很高访问速度的应用等等。
2005年，在
拉斯维加斯举行的国家广播协会会议上，InPhase科技在美国万胜公司展位上公开展示了世界上第一个使用全息存储技术的商业存储设备原型。InPhase科技在2006年和2007年数次宣称将会推出其旗舰性产品，然而在不停的延期推迟发布以后，于2010年2月关闭。它的资产由
科罗拉多州没收以偿还欠税。这家公司共花费了一亿美元，但是投资者无法再筹集更多的资本了。
2009年，通用电气全球研究中心展示了他们自行研究的全息存储材料，这种材料可以用于光盘，使用的读取技术和目前的
蓝光光盘播放器类似。