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闪存主要分为NORFlash和NANDFlash两种，两种闪存的原理有所不同，下面介绍的就是这两种闪存运作的基本原理。NORFlash闪存将数据存储在由浮闸晶体管组成的记忆单元数组内，在单阶存储单元(Single-levelcell,SLC)设备中，每个单元只存储1比特的信息。而多阶存储单元(Multi-levelcell,MLC)设备则利用多种电荷值的控制让每个单元可以存储1比特以上的数据。闪存的每个存储单元类似一个标准MOSFET,除了晶体管有两个而非一个闸极。在顶部的是控制闸(ControlGate,CG)，如同其他MOS晶体管。但是它下方则是一个以氧化物层与周遭绝缘的浮闸(FloatingGate,FG)。这个FG放在CG与MOSFET通道之间。由于这个FG在电气上是受绝缘层独立的,所以进入的电子会被困在里面。在一般的条件下电荷经过多年都不会逸散。当FG抓到电荷时，它部分屏蔽掉来自CG的电场，并改变这个单元的阀电压(VT)。在读出期间。利用向CG的电压，MOSFET通道会变的导电或保持绝缘。这视乎该单元的VT而定(而该单元的VT受到FG上的电荷控制)。这股电流流过MOSFET通道，并以二进制码的方式读出、再现存储的数据。在每单元存储1比特以上的数据的MLC设备中，为了能够更精确的测定FG中的电荷位准，则是以感应电流的量(而非单纯的有或无)达成的。逻辑上，单层NORFlash单元在默认状态代表二进制码中的“1”值，因为在以特定的电压值控制闸极时，电流会流经通道。经由以下流程，NORFlash单元可以被设置为二进制码中的“0”值。1.对CG施加高电压(通常大于5V)。2.现在通道是开的，所以电子可以从源极流入汲极(想像它是NMOS晶体管)。3.源-汲电流够高了，足以导致某些高能电子越过绝缘层，并进入绝缘层上的FG，这种过程称为热电子注入。由于汲极与CG间有一个大的、相反的极性电压，借由量子穿隧效应可以将电子拉出FG，所以能够地用这个特性抹除NORFlash单元(将其重设为“1”状态)。现代的NORFlash芯片被分为若干抹除片段(常称为区扇(Blocksorsectors))，抹除操作只能以这些区块为基础进行;所有区块内的记忆单元都会被一起抹除。不过一般而言，写入NORFlash单元的动作却可以单一字节的方式进行。虽然抹写都需要高电压才能进行，不过实际上现今所有闪存芯片是借由芯片内的电荷帮浦产生足够的电压，所以只需要一个单一的电压供应即可。NANDFlashNAND闸高速缓存利用穿隧注入(Tunnelinjection)写入，以及穿隧释放(Tunnelrelease)抹除。NANDFlash在今天的U盘与多数储存卡上都可看到。
