Serial ATA也就是串行ATA，它与目前广泛采用的ATA/100或ATA/133等接口最根本的不同在于，以前硬盘所有的ATA接口类型都是采用并行方式进行数据通信，因而统称并行ATA。而Serial ATA，顾名思义，也就是采用串行方式（Serial ATA采用“序列式”的结构，把若干位（bit）数据打包，然后采用比并行式更高的速度（高50%），把数据分组形式传输至主机的方式）进行数据传输。
一、高速度
现行的ATA硬盘很少会用尽数据线所有的带宽。即使是ATA/133硬盘，也不会真正达到133MB/S的速率。最多也就只能达到60MB/S的稳定传输速率。所以一般情况下，并不会感觉到ATA/133和ATA/66的区别。而串行ATA1.0确立了150MB/S的标准，最终将实现600MB/S的传输速率，可谓一个质的飞跃。
二、可连接多台设备
由于Serial ATA 采用点对点的传输协议，所以不存在主/从问题，这样每个驱动器不仅能独享带宽，而且使拓展ATA设备更加便利。用户不需要再为设置硬盘主从跳线而苦恼只要增加通道数目，即可连接多台设备。
Serial ATA采用七针数据电缆，主要有四个针脚，第1针发送信号，第2针接收信号，第3针供应电源，第4针为地线。最长可以达到1米，而并行ATA最长40厘米，重要是不会在出现因过多的引脚而是针会变弯或断针的现象，Serial ATA插接简单，还大大改善了机箱的通风条件。
三、持热插拔
串行ATA支持热插拔，像USB和IEEE1394一样，在不关机的情况下就能完成增加或移除硬盘的工作，并且不会对硬盘和控制器造成损坏。
四、内置数据校验
在串行ATA在传输总线的两头都引入了全新的CRC（循环冗余校验）保护系统。串行ATA的双向CRC校验对一般家庭用户用处可能不大，但对于高端工作站和服务器来说却至关重要的。
串行ATA与并行ATA的技术特征及性能对比
| 技术特征 | Serial ATA1.0(串行ATA) | Parallel ATA(并行ATA) |
| 最高数据传输率 | 150 MB/s(SATA3.0中最高可达600MB/s) | 133 MB/s(这是ATA/133所能支持的最高值) |
| 使用电压 | 12v、5v、3.3v | 12v |
| 散热 | 更加利于散热 | 散热效果差 |
| 连接电缆 | 0-1米长的连接电缆 | 40针80芯电缆 |
| 数据通信模式 | 信号串行传输 | 信号并行传输 |
| 信号干扰 | 信号干扰较小 | 信号干扰较强 |
| 是否支持热拨插 | 是 | 否 |
| 多设备应用 | 独享数据带宽 | 共享一数据带宽 |
| 成本 | 成本低 | 成本相对较高 |