Hibridni tvrdi disk kombinira tradicionalnu pohranu tvrdog diska na magnetskim pločama s dodatnom flash memorijom za brzo keširanje. To omogućuje podacima kojima se često pristupa da ostanu trenutno dostupni, čak i brže od pribjegavanja memoriji s slučajnim pristupom (RAM). Flash memorija je napravljena od nepostojanih memorijskih čipova, što znači da pohranjuje bitove podataka bez potrebe za izvorom napajanja. Ovo je u suprotnosti s RAM čipovima koji gube sve podatke kada se prekine napajanje.
Hibridni tvrdi disk uključuje neku vrstu “osobnog cache sustava” ili međuspremnika, ali umjesto ugrađene RAM-a koristi ugrađenu flash memoriju. Procesi pokretanja operacijskog sustava (OS) pohranjeni na flash memoriji unutar hibridnog tvrdog diska znače da se vrijeme pokretanja može značajno smanjiti. Također, ovisno o veličini flash čipa, često korišteni programi i datoteke mogu biti trenutno dostupni bez potrebe za pokretanjem pogona. Dakle, hibridni tvrdi disk većinu svog vremena provodi u mirovanju, čak i dok nastavlja čitati i pisati u ugrađenu flash memoriju.
Prijenosna računala bi trebala imati velike koristi od hibridnih tvrdih diskova u usporedbi s tradicionalnim uređajima za pohranu koji predstavljaju značajan dio trošenja baterije. Uvodni hibridni tvrdi disk tvrtke Samsung Electronics navodno se okreće za skromnih 30-45 sekundi svakih 30 minuta, štedeći dragocjenu energiju. Samsung tvrdi da je produžio trajanje baterije između osam i dvadeset posto, dodajući potencijalnih 36 minuta vijeku trajanja prosječne baterije prijenosnog računala.
Samsung se udružio s Microsoftom kako bi predstavio prototip hibridnih pogona u kolovozu 2005. i svibnju 2006., a planira isporučiti prijenosna računala s hibridnim pogonom na tržište do kraja 2006. Jedan prototip hibridnog tvrdog diska sadržavao je 1-gigabajtni flash memorijski čip, dok su drugi sadržavali 128 – i čipovi od 256 megabajta. Flash memorija je navodno križanac između NAND (Not And) i NOR (Not Or) arhitekture, koristeći prednosti svake od njih. Međutim, drugi proizvođači imaju svoja vlastita rješenja za flash memoriju u hibridnom tvrdom disku.
Tvrdi diskovi koji su samo flash memorija nazivaju se NAND tvrdi diskovi. NAND tvrdi disk, ili buduća iteracija, vjerojatno će dugoročno zamijeniti hibridni tvrdi disk. NAND tvrdi diskovi imaju prednost što nemaju pokretnih dijelova i sve prednosti flash memorije. Također troše vrlo malo energije, lagani su, proizvode malo topline i zauzimaju nominalnu nekretninu. Jedini čimbenik koji sprječava NAND tvrde diskove od zamjene na tržištu hibridnih tvrdih diskova je taj što će prvi biti preskupi za natjecanje do 2009., ili barem tako predviđaju stručnjaci iz industrije.
U međuvremenu, proizvođači će ući na tržište hibridnih tvrdih diskova. Pogoni Samsunga i Microsofta navodno su dizajnirani za rad s Microsoftovim najnovijim operativnim sustavom, koji se uvjetno naziva “Longhorn”.