El disco Blu-Ray hace uso de un láser de color azul de 405 nanómetros, a diferencia del DVD, el cual usa un láser de color rojo de 650 nanómetros. Esto permite grabar más información en un disco del mismo tamaño. Blu-ray obtiene su nombre del color azul del rayo láser ("blue ray" en español significa "rayo azul"). La letra "e" de la palabra original "blue" fue eliminada debido a que, en algunos países, no se puede registrar para un nombre comercial una palabra común. Este rayo azul muestra una longitud de onda corta de 405 nm y, junto con otras técnicas, permite almacenar sustancialmente más datos que un DVD o un CD.

Blu-ray y HD-DVD comparten las mismas dimensiones y aspecto externo. Blu-ray fue desarrollado en conjunto por un grupo de compañías tecnológicas llamado Asociación de Disco Blu-ray (BDA en inglés), liderado por Sony y Philips.

Un DVD normal tiene una capacidad de 4,7 Gb, y un DVD de doble capa de aproximadamente 88,6 Gb. Una capa de disco Blu-ray puede contener alrededor de 25 GB ( es decir 6 DVD) o cerca de 6 horas de video de alta definición más audio, y el disco de doble capa puede contener aproximadamente 50 GB (11 DVD). La velocidad de transferencia de datos es de 36 Mbit/s (54 Mbps para BD-ROM), pero prototipos a 2x de velocidad con 72 Mbit por segundo de velocidad de transferencia están en desarrollo. El BD-RE (formato reescribible) estándar ya está disponible, así como los formatos BD-R (grabable) y el BD-ROM, como parte de la versión 2.0 de las especificaciones del Blu-ray. El 19 de mayo de 2005, TDK anunció un prototipo de disco Blu-ray de cuatro capas de 100 GB.

El disco Blu-Ray puede soportar hasta 25GB de espacio a modo de capa simple. En modo de capa doble, este espacio se duplica. Tales capacidades permitirán almacenar vídeo en alta definición (6 horas en un disco de una capa o "single-layer").

Otra característica importante de los discos Blu-ray es su resistencia a las rayaduras y la suciedad debido a su morfología. TDK descubrió un sustrato que permitía evitar los rayones así como facilitar la lectura con ellos (aunque ahora serían muchísimo menos frecuentes) o con suciedad. Ello les hace tener una característica novedosa que será muy agradecida por los usuarios.

El Blu-ray soporta los mismos sistemas de archivos que sus predecesores, como el UDF y el ISO 9660. Gracias a su capacidad de almacenamiento, el vídeo es de alta definición y audio de hasta 8 canales. Soporta los formatos de compresión MPEG-2 (DVD), MPEG-4 (Divx) y VC-1 (basado en WMV, el standard de Windows).