闪存的存储原理可以追溯到EPROM和EEPROM。EPROM是一种可以通过特殊手段擦除内容的存储器，它的基本单元电路，即存储细胞，通常采用浮空栅雪崩注入式MOS电路，称为FAMOS。这种电路通过浮空栅极是否带电来表示数据的0或1状态。若浮空栅极带负电，则在源极和漏极之间形成导电沟道，使MOS管导通，表示存入0；若不带电，则不形成导电沟道，MOS管不导通，表示存入1。
EEPROM的存储单元电路通过在EPROM基本单元电路的浮空栅上面生成一个第二级浮空栅来实现。当第二级浮空栅接正电压时，第一浮空栅与漏极之间产生隧道效应，使电子注入第一浮空栅，完成编程写入；当接负电压时，强使第一浮空栅的电子散失，完成擦除。擦除后可重新写入。闪存的基本单元电路由双层浮空栅MOS管组成，通过第二级浮空栅加正电压，使电子进入第一级浮空栅，完成写入。
闪存的擦除方法是在源极加正电压利用第一级浮空栅与源极之间的隧道效应，把注入至浮空栅的负电荷吸引到源极。由于利用源极加正电压擦除，因此各单元的源极联在一起，快擦存储器不能按字节擦除，而是全片或分块擦除。随着半导体技术的进步，闪存实现了单晶体管（1T）的设计，主要就是在原有的晶体管上加入了浮动栅和选择栅。浮动栅包裹着一层硅氧化膜绝缘体，上面是源极和漏极之间的选择/控制栅。数据的0或1取决于浮动栅中是否有电子，有电子为0，无电子为1。
闪存的工作原理类似于其名字，写入前删除数据进行初始化，具体来说就是从所有浮动栅中导出电子，即将所有数据归“1”。写入时只有数据为0时才进行写入，数据为1时则什么也不做。写入0时，向栅电极和漏极施加高电压，增加源极和漏极之间传导的电子能量，使电子突破氧化膜绝缘体，进入浮动栅。读取数据时，向栅电极施加一定的电压，电流大为1，电流小则为0。浮动栅没有电子的状态（数据为1）下，在栅电极施加电压的状态时向漏极施加电压，源极和漏极之间由于大量电子的移动，就会产生电流。而在浮动栅有电子的状态（数据为0）下，沟道中传导的电子就会减少，因为施加在栅电极的电压被浮动栅电子吸收后，很难对沟道产生影响。
