光盘上的文件系统（如ISO 、Joliet、UDF）的作用与我们所熟悉的FAT16、FAT32等硬盘文件系统的作用基本上是一样的。最常见的2种光盘文件系统是：
1、ISO- ：由国际标准化组织于年颁布，是唯一通用的光盘文件系统，任何类型的计算机以及所有的刻录软件都提供对它的支持。
2、Joliet：微软公司自定义的光盘文件系统，它是对ISO-文件系统的一种扩展，它支持Windows9x/NT和DOS，在Windows9x/NT下文件名可显示个字符，可以使用中文。
ISO 也被称作CDFS（光盘文件系统），是一个为光盘媒介发布的文件系统。该文件系统以一种顺序的布局来组织文件信息，并通过使用一种分层树文件系统来优化非顺序访问，类似于FAT。ISO 后续修订分别于年和年发布。目前，ISO 文件系统仍被广泛使用。
ISO 文件系统的前个扇区是保留扇区。其余部分以一个卷描述符集（描述后续内容布局、类型信息的块，类似于FAT和NTFS格式磁盘使用的BIOS参数块）开始，然后是光盘上的路径表、目录和文件。一个符合ISO 的光盘必须包含至少一个描述文件系统的主卷描述符和一个用于标记卷描述符集结束的卷描述符集终止符。主卷描述符提供关于卷、特征和元数据的信息，包括一个指示根目录位于哪个扇区的根目录记录，还包含卷的名字、创建者和文件系统使用的逻辑块的大小和数量等信息。路径表概括了的相关目录层次结构。对于镜像中的每一个目录，路径表都会提供目录的标识符、位置、与目录关联的扩展属性的长度和目录的父目录在路径表中的索引。
在ISO 规范中，CD-ROM光盘中存储的最小单位称为帧，大小为字节。而数据在光盘中被组织为帧和扇区。一个CD-ROM扇区包含帧，共字节。
CD-ROM Mode 1：通常用于计算机数据，字节数据区分为字节的同步信息、4字节的头数据、字节的用户数据和字节的错误校验码。
CD-ROM Mode 2 Form 1，通常用于计算机数据，与Mode 1使用相同的用户数据和错误修正，但是布局有一些小差别。
CD-ROM Mode 2 Form 2，多用于存储容错数据，如音频和视频，字节被分为字节的同步信息、4字节的头数据、字节的用户数据。Mode 2通过省略错误修正，提供了比Mode 1多出%的用户数据空间；因为音频或视频数据的读取错误只会导致很小的声音或视频缺陷，而人类很难察觉到。例如VCD就被归类于Mode 2 Form 2。
可以引导电脑的可启动光盘一般分为三种类型：模拟软驱、模拟硬盘、非模拟型。不同类型的启动光盘使用的是不同的引导文件。不同的光盘编辑软件提取出来的引导文件的扩展名一般也不相同，例如WinISO提取出来的扩展名为wbt，UltraISO为bif，isoBuster是img，但根据提取出来的文件大小可以判断引导文件大致属于哪种类型。
模拟软驱型的启动光盘的引导文件通常就是一张可启动软盘的映像，一般来说，启动软盘的映像应该为1.44MB或者2.88MB。
非模拟型的启动光盘的引导文件一般来说是一个大小为2kB的文件，例如Bart的Diskemu是loader.bin，Windows NT//XP/的安装光盘使用的是w2ksect.bin，注意，这些大小为2kB的引导文件可能有很多不同的名称，例如w2ksect.bin还有w2ksect.dat、wxpsect.bin等各种名称。这些文件一般只负责将光盘上其它可执行文件读入到内存并运行，其功能与硬盘引导时激活分区的PBT（0号扇区中的引导代码）类似。后续引导动作和legacy硬盘引导流程就基本差不多了。