DDR2显存可以看作是DDR显存的一种升级和扩展，DDR2显存把DDR显存的“2bit Prefetch(2位预取)”技术升级为“4 bit Prefetch(4位预取)”机制，在相同的核心频率下其有效频率比DDR显存整整提高了一倍，在相同显存位宽的情况下，把显存带宽也整整提高了一倍，这对显卡的性能提升是非常有益的。从技术上讲，DDR2显存的DRAM核心可并行存取，在每次存取中处理4个数据而非DDR显存的2个数据，这样DDR2显存便实现了在每个时钟周期处理4bit数据，比传统DDR显存处理的2bit数据提高了一倍。相比DDR显存，DDR2显存的另一个改进之处在于它采用144Pin球形针脚的FBGA封装方式替代了传统的TSOP方式，工作电压也由2.5V降为1.8V。
由于DDR2显存提供了更高频率，性能相应得以提升，但也带来了高发热量的弊端。加之结构限制无法采用廉价的TSOP封装，不得不采用成本更高的BGA封装(DDR2的初期产能不足，成本问题更甚)。发热量高、价格昂贵成为采用DDR2显存显卡的通病，如率先采用DDR2显存的的GeForce FX 5800/5800Ultra系列显卡就是比较失败的产品。基于以上原因，DDR2并未在主流显卡上广泛应用。
