DVDの次世代を担う光ディスクの規格の１つ。元々は「AOD（Advanced Optical Disk）」という開発コード名で呼ばれてきた。
HD DVDの最大の特徴は，現行DVDのディスク構造を踏襲したこと。具体的には，DVDと同じ「0.6mm基板張り合わせ方式」を採用する。厚さ0.6mmの基板を2枚張り合わせたディスクを，開口数（NA：numerical aperture）が0.65の対物レンズを使って記録再生する。
このことから，HD DVD機器はDVDとの再生互換性の確保が容易であるほか，ディスクの製造にかかるコストを抑えられるといった利点がある。大容量化を重視してディスク構造に「0.1mmカバー層方式」を採用したBlu-ray Discとは対照的である。HD DVDは，0.1mmカバー層方式と比べ記録密度を上げにくい欠点を補うため，信号処理にPRML（partial response maximum likelihood）方式を採用している。
再生専用媒体規格として「HD DVD-ROM」，書き換え可能な媒体規格「HD DVD-RW」「HD DVD-RAM」，追記型媒体規格「HD DVD-R」を用意する。HD DVD-ROM，HD DVD-RW，HD DVD-Rの容量は単層で15Gバイト，2層で30Gバイト。HD DVD-RAMの容量は単層で20Gバイト，2層で32Gバイトである。ただし，記録可能な媒体はいずれも規格化作業が終了していない。今後，HD DVD-R，HD DVD-RW，HD DVD-RAMの順に規格化が進む見通しである。
さらに，DVDとHD DVDの両フォーマットに対応した再生専用媒体規格として，片面ディスクに1層のHD DVD（15Gバイト）と1層のDVD（4.7Gバイト）を載せた「ツインフォーマットディスク」を用意するほか，両面ディスクに2層のHD DVD（30Gバイト）と2層のDVD（8.5Gバイト）を載せた「コンビネーションディスク」を開発中である。
著作権保護方式は「AACS」，対話型機能には「iHD」を採用する。映像符号化方式はMPEG-4 AVC（H.264）/VC-1/MPEG-2に対応する。
