ESXi虚拟机使用虚拟磁盘来存储其操作系统、程序文件，以及与其活动相关联的其他数据。虚拟磁盘是一个较大的物理文件或一组文件，可以像处理任何其他文件那样复制、移动、归档和备份虚拟磁盘。您可以配置具有多个虚拟磁盘的虚拟机。
要访问虚拟磁盘，虚拟机需使用虚拟SCSI控制器。这些虚拟控制器包括BusLogic并行、LSILogic并行、LSILogicSAS和VMware准虚拟。虚拟机只能查看和访问以上类型的SCSI控制器。
每个虚拟磁盘都位于物理存储器上部署的一个数据存储上。从虚拟机的角度而言，每个虚拟磁盘看上去都好像是与SCSI控制器连接的SCSI驱动器。实际的物理存储器是通过主机上的存储适配器或是网络适配器访问，这对于客户机操作系统和虚拟机上运行的应用程序而言是透明的。
除虚拟磁盘外，vSphere还提供称为裸设备映射(RDM)的机制。在虚拟机内部的客户机操作系统需要对存储设备的直接访问权限时，RDM非常有用。