Esta sigla acrescenta High-Definition à já existente Digital Versatil Disc (DVD).
Trata-se de um disco de alta densidade e capacidade muito superior ao DVD mas de igual tamanho (120mm de diâmetro), que usa um laser azul-violeta de 405nm de comprimento de onda, permitindo a leitura de unidades mais pequenas e menos espaçadas na superfície do disco, comparativamente com o DVD que utiliza um laser de maior comprimento de onda, 650nm.
A capacidade de um disco HD-DVD de 12cm é 15GB por camada, com 4,7GB para o modelo de 8cm de diâmetro, mini HD-DVD.

O HD-DVD foi desenvolvido pela Toshiba e NEC com o apoio inicial da Sanyo, Microsoft e Intel. Os estúdios cinematográficos New Line Cinema, Paramount Pictures, Universal Studios e Warner Bros depositaram confiança neste formato.
No domínio da gravação, são disponibilizados os formatos HD-DVD-R de escrita única, com apenas uma camada e HD-DVD-RW de 2 camadas com apenas 20GB disponíveis, mas com a possibilidade reescrever os dados.

Os discos permitem velocidades de leitura e gravação até 9 Mbit/s em dupla velocidade.
Os leitores de HD-DVD são retro compatíveis com os comuns formatos DVD e CD.

A norma utiliza os codificadores de vídeo H.264 (MPEG-4 AVC, Advanced Video Coding), MPEG-2 e VC11. Permitindo resoluções máximas de 1080p, 1080i e 720p até SDTV e CIF 240.
São suportados os codecs de audio PCM linear, Dolby Digital AC-3, Dolby Digital EX, DTS, Dolby Digital Plus and Dolby TrueHD, DTS-HD High Resolution Audio e DTS-HD Master Audio.
Codificando dois canais até 24-bit/192kHz, ou até 8 canais a 24-bit/96 kHz.

Foi implementado o sistema protecção de conteúdo AACS (Advanced Access Content System), resultado da colaboração entre os maiores estúdios e empresas de electrónica. Trata-se de uma encriptação com chave de 128bit que garante um maior segurança do conteúdo, comparativamente com o seu antecessor CSS (Content Scrambling System) usado no DVD.

Na passagem do DVD para o HD-DVD foram eliminados os códigos de região. Ao contrário do Blu-Ray que adoptou 3 regiões.

A Microsoft implementou um sistema apelidado de HDi que permite uma ampliação da interação e compatibilidade, baseando-se em padrões Web (HTML, XML, CSS, SMIL e JavaScript), oferecendo um ambiente de desenvolvimento simples e familiar.