Tous les systèmes de fichiers sont constitués de structures nécessaires au stockage et à la gestion des données.

Généralement, ces structures comprennent un enregistrement d'amorçage, des répertoires et des fichiers. Un système de fichiers a trois fonctions principales : 

1) contrôler l'espace alloué et inutilisé, 

2) gérer les répertoires et les fichiers 

3) repérer l'emplacement physique des fichiers sur le disque.

Les systèmes d'exploitation n'utilisent pas tous les mêmes systèmes de fichiers. Certains systèmes d'exploitation ne reconnaissent qu'un seul type de système de fichiers, alors que d'autres peuvent en reconnaître plusieurs. Les systèmes de fichiers les plus courants sont les suivants :

- FAT 32 (File Allocation Table 32)

- NTFS (New Technology File System)

- Linux Ext2 et Linux Swap

Le système de fichiers FAT32 peut être utilisé par Windows 95 OEM Service Release 2 (version 4.00.950B) et Windows 98/2000/XP. Cependant, DOS, Windows 3.x, Windows NT 3.51/4.0 et les versions antérieures de Windows 95 ne reconnaissent pas le format FAT32 et ne peuvent, par conséquent, pas s'amorcer à partir d'un disque ou d'une partition FAT32, ni en utiliser les fichiers.

Le format FAT32 constitue une amélioration du système de fichiers FAT. Il utilise des entrées de table d'allocation de fichiers de 32 bits, tandis que le système FAT utilise des entrées de 16 bits. Le système FAT32 prend ainsi en charge des tailles de disque ou de partition plus grandes (jusqu'à 2 téraoctets).

Le système FAT32 utilise des clusters plus petits que le système FAT. Il dispose d'enregistrements d'amorçage en double et d'un répertoire racine pouvant être de n'importe quelle taille et se trouver n'importe où sur le disque ou la partition.

Le système de fichiers NTFS est reconnu par Windows NT/2000/XP. Il est déconseillé d'adopter le format NTFS sur des disques inférieurs à 400 Mo, car ce système utilise une grande quantité d'espace pour la structure du système.

La structure centrale du système de fichiers NTFS est appelée « table de fichiers maître » (MFT, master file table). NTFS conserve plusieurs copies de la partie la plus importante de la MFT, par mesure de sécurité en cas de corruption ou de perte de données.

Comme les systèmes FAT et FAT 32, NTFS utilise des clusters pour stocker les fichiers de données. Cependant, la taille des clusters ne dépend pas de la taille du disque ou de la partition. Vous pouvez dimensionner les clusters à 512 octets, que la partition ait une taille de 500 Mo ou de 5 Go. L'utilisation de petits clusters réduit non seulement la quantité d'espace disque gaspillé, mais aussi la fragmentation des fichiers, laquelle répartit les fichiers sur plusieurs clusters non contigus, ce qui ralentit l'accès aux fichiers. Grâce à sa capacité à utiliser des petits clusters, NTFS est très performant sur les disques volumineux.

Enfin, le système de fichiers NTFS dispose d'une fonction de réparation automatique qui détecte automatiquement les secteurs défectueux afin qu'ils ne soient pas utilisés.

Les systèmes de fichiers Linux Ext2 et Linux Swap ont été conçus pour le système d'exploitation Linux (version publique d'UNIX). Le système de fichiers Linux Ext2 prend en charge un disque ou des partitions atteignant 4 téraoctets. Linux Swap gère les fichiers d'échange Linux.