存储层：它是云存储最基础的部分。存储设备可以是FC光纤通道存储设备，可以是NAS和iSCSI等IP存储设备，也可以是SCSI或SAS等DAS存储设备。云存储中的存储设备往往数量庞大且分布多不同地域，彼此之间通过广域网、互联网或者FC光纤通道网络连接在一起。
存储设备之上是一个统一存储设备管理系统，可以实现存储设备的逻辑虚拟化管理、多链路冗余管理，以及硬件设备的状态监控和故障维护。
应用接口层：应用接口层是云存储最灵活多变的部分。不同的云存储运营单位可以根据实际业务类型，开发不同的应用服务接口，提供不同的应用服务。比如视频监控应用平台、IPTV和视频点播应用平台、网络硬盘引用平台，远程数据备份应用平台等。
访问层：任何一个授权用户都可以通过标准的公用应用接口来登录云存储系统，享受云存储服务。云存储运营单位不同，云存储提供的访问类型和访问手段也不同。
尽管云存储有这样四层结构的划分，并且有一些尖端的技术也正处在研发阶段，例如EMC所宣布的道里(Daoli)可信基础架构项目，旨在提供可信的云计算平台，使用虚拟化和可信计算技术，支持对单个主机计算机环境进行隔离，使之适合租借给多用户。简单说，道里项目就是解决云计算下的安全问题。
但是现有存储产品和技术已经足以支撑企业内部云存储服务需求。EMC中国研发中心首席架构师任宇翔在一次采访中指出，采用现有的存储产品，如EMC高端存储产品Symmetrix或者中端产品CLARiiON作为云存储的存储层加以构建，从技术上将没有任何的问题。但是如果作为一种面向公众的云存储服务，那么其成本未免就有些太高了。为此，他提出，云存储应该拥有几个基本的特征：一是大容量。云存储的最大存储容量可达数PB。二是低成本，已Google为例，为了降低存储的采购和运维成本，它们的存储系统通常是自己“攒”的。第三是灵活的扩展能力。他指出，云存储是存储技术的集大成者。虚拟化、数据压缩、重复数据删除、安全、基于策略的管理等都是云存储应该具备的能力。
