Потеря данных на таких носителях, как правило, связана с логическими ошибками в структурах файловых систем и таблиц разделов, или с выходом из строя участков поверхности.

Восстановление данных в случае исправной поверхности осуществляется с помощью специального программного обеспечения, в ручном или автоматическом режиме.
При использовании программного обеспечения, сначала происходит сканирование всей информации, содержащейся на носителе. В результате сканирования, на основе обнаруженной служебной информации, составляется «карта» расположения данных. В «карте» содержится информация о том, какой кластер к какому файлу или каталогу относится, размеры, названия и другие атрибуты элементов сканируемой файловой системы. Затем происходит само восстановление данных - выбранная информация переносится на другой носитель.

Запись на исходный носитель в процессе восстановления данных не производится.

В случае повреждённой поверхности, сначала на обычном или специальном оборудовании происходит снятие полной копии. Затем, в зависимости от состояния полученной копии и способа её получения (например может потребоваться предварительное декодирование) производится выборка оттуда нужной информации на прямую, или с использованием методов, описанных в предыдущем абзаце.

Предварительное снятие посекторной копии перед восстановлением данных с повреждённого носителя необходимо по двум причинам:

Работа с копией, расположенной на жестком диске занимает меньше времени.
В процессе восстановления исключается возможность дальнейшего разрушения поверхности носителя.