標準の CD-R は、直径約 120 mm (5 インチ) のポリカーボネートからなる厚さ 1.2 mm (0.047 in) の円盤です。 このディスクは、74分のオーディオまたは650メガバイトのデータのストレージ容量を持っています。 CD-R/RWは、オレンジブックのCD-R/CD-RW規格で定められた最も厳しい公差で成形することで、80分のオーディオ、737,280,000バイト（700MiB）の容量を実現したものがある。 オレンジブック規格に準拠するためには、製造工程が完璧でなければならない。 90分/790MiBや99分/870MiBのディスクもありますが、これらはあまり一般的ではありません（オレンジブック規格から完全に逸脱しています）。 また、ATIPのデータ構造の制限（後述）により、90分と99分のブランクは80分として識別されます。 (ATIPはOrange Book規格の一部であるため、その設計上、非標準のディスク構成に対応できないことがあるのは当然です)。 そのため、追加容量を利用するためには、CDレコーディングソフトの「オーバーバーン」オプションを使ってディスクを焼く必要がある。 (オーバーバーン自体は規格外であることからこの名がついたが、市場の要求により、ほとんどのCDライティングドライブおよびそのソフトウェアで事実上の標準機能となっている。)
一部のドライブでは、Plextor の GigaRec や Sanyo の HD-BURN などの特殊な技術を使用して、特定のディスクにより多くのデータを書き込みます。これらの技術は本質的に Compact Disc (Red, Yellow, and/or Orange Book) 規格から外れており、記録ディスクを独自フォーマットにして標準 CD プレイヤーやドライブと完全には互換性を持たせなくします。 しかし、ディスクが個人グループ以外に配布または交換されず、長期間保存されないような特定の用途では、独自フォーマットはより大きな容量（99分メディアでGigaRecで最大1.2GiB、HD-BURNで最大1.8GiB）を得るための許容できる方法かも知れません。 このような独自のデータ記憶形式を使用する際の最大のリスクは、それが設計どおりに確実に機能すると仮定すると、メディアを読み取るために使用するハードウェアが故障、損傷、または元のベンダーが製造を中止した後に失われた場合、修理または交換が困難または不可能になることです。
赤、黄またはオレンジブック規格は、ディスク読み取り/書き込み装置がコンパクトディスク規格を超えるディスク読み取りまたは書き込み能力を持つことを禁止するものは何ひとつありません。 規格では、ディスクがコンパクト・ディスクと呼ばれるための正確な要件を満たすことを要求していますが、他のディスクは他の名前で呼ばれるかもしれません。もしこれが真実でなければ、DVDドライブが合法的にコンパクト・ディスクのロゴを付けることはできません。 ディスクプレーヤーやドライブは、規格外のディスクの読み書きを可能にする規格外の機能を備えているかもしれませんが、通常のコンパクトディスク・ロゴ認証以上の明確な追加メーカー仕様がない限り、特定のプレーヤーやドライブが規格以上の性能を全く、あるいは一貫して発揮する保証はありません。 さらに、コンパクトディスクのロゴを超える明確な性能仕様のない同じ機器が、当初は非標準ディスクを確実に処理したとしても、後にそれができなくならない保証はなく、その場合、サービスや調整によって再びできるようになる保証もない。 したがって、650MBより大きい容量、特に700MBより大きい容量のディスクは、標準ディスクに比べてプレーヤー／ドライブ間の交換性が低く、ディスクが全く劣化しないという仮定の下でも、将来の機器、あるいは将来の時点で同じ機器での読み取り性が保証されないため、アーカイブ用としてはあまり適さない。
CD-R ディスクのグルーブの顕微鏡写真
ポリカーボネートディスクには、情報の書き込みや読み出し時にレーザー光を導くために「プリグルーブ」（ディスクにデータを書き込む前に成形されるため）という螺旋状のグルーブ（溝）が存在します。 プリグルーブは、レッドブックCDのようにピットやランドが成形されている上面と、プレーヤーやドライブでレーザー光線が当たる下面が平らで滑らかな面になっています。 ポリカーボネート製ディスクのプリグルーブ側には、ごく薄く有機色素が塗布されている。 その上に、銀や銀合金、金などの反射膜を薄くコーティングする。 最後に、光重合性ラッカーの保護膜を金属反射板の上に塗り、紫外線で硬化させます。
空のCD-Rは「空」ではなく、プリグルーブに揺れ（ATIP）があり、書き込みレーザーが軌道に乗って、一定の速度でディスクにデータを書き込むのに役立っています。 色素層に焼き付けるピットやランドの大きさや間隔を一定にするためには、一定の速度を維持することが重要である。 ATIP（Absolute Time in Pregroove）は、タイミング情報だけでなく、CD-Rメーカー、使用色素、メディア情報（ディスク長など）を含むデータトラックでもある。
CD-Rに使用される色素には、3つの基本的な配合がある。
- シアニン色素CD-Rは最も早く開発され、その配合は太陽誘電が特許を保有している。 この色素を使用したCD-Rは、ほとんどが緑色をしている。 初期のモデルは化学的に非常に不安定であったため、シアニン系ディスクはアーカイブ用途には不向きで、数年で色あせして読めなくなる可能性がありました。 太陽誘電など多くのメーカーは、より安定したシアニンディスクを作るために独自の化学添加物を使用しています（「金属安定化シアニン」「スーパーシアニン」）。 旧来のシアニン色素を使ったCD-Rや、シアニンをベースにしたハイブリッド色素は、紫外線に非常に敏感で、直射日光に当てた場合、わずか数日で読み取り不可能になることもある。 添加物の使用によりシアニンの安定性は向上しているが、それでも紫外線には染料の中で最も敏感である（直射日光に当てて1週間で劣化の兆しが出る）。 よくある失敗例としては、CD-Rに傷がつかないようにと、記録面である「クリア」を上にして放置すると、記録面に直接日光が当たることになる。 フタロシアニン系CD-Rの特許は、三井物産とチバ・スペシャリティ・ケミカルズが持っている。 フタロシアニン色素はもともと安定な色素で（安定剤を必要としない）、これを使ったCD-Rは数百年の寿命と評価されることが多い。 シアニンとは異なり、フタロシアニンは紫外線に対する耐性が低く、CD-Rに直射日光を2週間程度当てただけで劣化が見られる。 しかし、フタロシアニンはシアニンよりも書き込みレーザーのパワーキャリブレーションに敏感であるため、良好な記録を得るためには、書き込みレーザーのパワーレベルをディスクに合わせてより正確に調整する必要があり、このことが色素安定性のメリットを失わせる可能性がある。このため、染料安定性の利点が損なわれる可能性がある。書き込みが不十分なディスク（修正可能エラー率が高い）は、書き込みが良好なディスク（修正可能エラー率が低い）よりも染料劣化が少なく、データを失う（修正不可能エラーがある）。 アゾ染料は化学的に安定しており、アゾ染料CD-Rの寿命は通常数十年と評価されている。 アゾ系は紫外線に対して最も強い色素で、直射日光に3〜4週間さらされただけで劣化が始まる。 この色素をより現代的にしたものがスーパーアゾで、これは以前のメタルアゾほど深い青色ではありません。 この組成の変更は、より速い書き込み速度を達成するために必要でした。
コダックの Formazan（シアニンとフタロシアニンのハイブリッド）など、色素配合の多くのハイブリッドバリエーションがあります。
残念ながら、多くのメーカーは過去に不安定なシアニン CD-R を隠すために着色を追加しており、ディスクの配合は色だけでは決定できません。 また、反射層が金色であってもフタロシアニン色素の使用を保証するものではありません。 また、ディスクの品質は、使用する色素だけでなく、封止、トップ層、反射層、ポリカーボネートにも影響される。 単純に色素の種類だけでディスクを選択するのは問題があるかもしれない。 さらに、ライター内のレーザーのパワーキャリブレーション、レーザーパルスのタイミング、ディスクの安定した回転数などは、記録されたディスクの即時読み取りだけでなく寿命にも大きく影響するため、アーカイブには高品質なディスクだけでなく高品質なライターも重要である。 実際、高品質のライターは中品質のメディアで十分な結果を出すことができるが、高品質のメディアは平凡なライターを補うことができず、そのようなライターで書かれたディスクはアーカイブの潜在的寿命を最大限に発揮することができない
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