闪存将信息存储在由浮栅晶体管制成的存储单元阵列中。每个存储单元类似于标准的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），不同之处在于该晶体管具有两个栅极而不是一个。浮置栅极（FG）和控制栅极（CG）控制在源极和漏极之间流动的电流。 CG类似于普通MOS晶体管的栅极。
FG被氧化层完全绝缘，位于CG和MOSFET通道之间。 FG的电气隔离会捕获放置在其上的所有电子。放置在FG上的电荷会屏蔽来自CG的电场，从而提高电池的阈值电压（VT1）。这意味着CG必须看到更高的电压才能使通道导电。 （这种较高的电压，通常以文本形式写在VT2中，几乎总是来自内部电荷泵。当今的闪存芯片仅需要一个电源电压。）
要从晶体管读取一个值，只需要将阈值电压（VT1和VT2）之间的电压施加到CG。当通道在此中间电压下导通时，意味着FG不充电（已充电的FG将阻止导通，因为中间电压小于VT2）。这意味着门存储逻辑“ 1”。当通道在中间电压下不导通时，FG充电，因此栅极存储逻辑“ 0”。
因此，当在CG上施加中间电压时，流过或不流过晶体管的电流表示存在逻辑“ 0”或“ 1”。具有多级单元的闪存（每个单元存储多个位）可感应电流的大小，而不是简单地通过电流的存在或不存在来确定FG上的电荷水平。
如今，有两种主要的闪存类型：NOR和 与非。在NOR闪存中，每个单元的一端直接接地。另一端直接连接到位线。之所以会出现NOR闪存昵称，是因为该装置的作用类似于NOR门：当将一条字线（连接到单元CG）拉高时，相应的存储晶体管将输出位线拉低。
与非闪存也使用浮栅晶体管，但是它们的连接方式类似于NAND门：几个晶体管串联连接，只有将所有字线都拉高（在晶体管VT上方），位线才会变为低电平。然后，这些组通过其他晶体管连接到NOR型位线阵列，其方式与单个晶体管在NOR闪存中链接的方式相同。
NOR闪存可能会按页然后按字寻址内存。 与非闪存可以按页，字和位来寻址。位级寻址适合位串行应用程序（例如硬盘仿真），它们一次只能访问一位。另一方面，就地执行应用程序要求同时访问一个字中的每个位。这需要字级寻址。在任何情况下，NOR或NAND闪存都可以使用位和字寻址模式。
尽管NAND闪存包含其他晶体管，但与NOR闪存相比，其NAND闪存的地线和位线较少，因此每芯片的布局更密集，存储容量更大。此外，NAND闪存通常可以包含一定数量的故障，并且仍然可以正常工作（通常希望NOR闪存无故障）。由于串联连接和删除字线触点，一个大的NAND闪存单元网格可能只占据等效NOR单元面积的60％。
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