O NVMe utiliza cabos de fibra óptica para conectar o SSD diretamente ao processador, eliminando a latência elétrica dos circuitos de cobre, enquanto o SATA depende de cabos planos paralelos (IDE) que sofrem interferência magnética.

O protocolo SATA é superior ao NVMe em operações de leitura aleatória (4K), pois sua única fila de comando garante que os dados sejam lidos sequencialmente, evitando a fragmentação do cache do disco.

A principal diferença é que o NVMe utiliza conectores USB-C externos, limitando a velocidade a 10 Gbps, enquanto o SATA é conectado internamente e atinge 600 Gbps de largura de banda.

O NVMe é uma tecnologia de armazenamento volátil (RAM Disk) que perde os dados quando o computador é desligado, servindo apenas como cache temporário para discos SATA mecânicos.

O NVMe, operando sobre o barramento PCIe, suporta até 65.535 filas de comando, com cada fila podendo conter até 65.536 comandos, permitindo um paralelismo massivo ideal para SSDs modernos, enquanto o AHCI (SATA) é limitado a uma única fila de comando com profundidade de 32 comandos.