双层DVD+R刻录片，主要通过额外的储存层(L0层)来增加数据储存容量，这个储存层是由刻录片的同一面来存取，表示你不需要把刻录片换面，以读取另一面的数据。每一个数据刻录层都是由一个薄薄的有机染料薄膜所组成的；当激光束进行加热，不可逆地改变了染料的化学和物理结构，就产生刻录的效果。这种新格式把刻录片的数据容量从4.37GB增加到8.5GB，同时仍保有对于现有的DVD-Video播放机和DVD-ROM光驱的兼容性。
为了要了解双层DVD是如何运作的，你首先需要了解DVD播放机是如何从大量生产的单层刻录片里取得资料的。只读DVD把信息变成数十亿个只能从显微镜里看到的小洞，以储存在一片聚碳酸酯的上层表面里的螺旋状沟槽里。刻录片的沟槽面是以反射性物质(例如铝)进行涂布，然后再黏到一个印有标签的塑料片上。当刻录片下的激光在扫瞄沟槽时，光驱上的光学读写头就会监视有刻痕的表面下反射层所弹回来的光线数量，经过坑洞时所产生的光束变化，可以让光驱把它解译为一系列的0与1。
从上到下依次为：印刷层、保护层(聚碳酸酯，防止染料层与反射层被氧化，抵抗紫外线与磨损)、金属反射层、染料层L1、间隔层、半穿透性金属反射层、染料层L0、保护层。简单地说，DVD+9是用两张盘面对背的结合在一起。上面的记录层L1就是我们常说的第二层，为全反射层。下面的L0是我们常提到的第一层，为半反射层。
播放碟片时激光头从光盘中心一直读到边缘，然后激光头调整，光线穿过第一层，开始读取第二层。在这个过程中，一般有一秒左右的停顿。在一片可刻录的DVD上，以热感应有机染料涂布的空白沟槽，取代了DVD的坑坑洞洞。刻录一个虚拟的“坑洞”的方式，是以精确对焦的激光来加热染料的某一点。这会永久改变染料在那一点的物理性质，让它拥有与坑洞相类似的光学性质。
为了实现双数据层操作，DVD+9刻录必须使用两套机制：在对L0数据层写入时，激光头中的聚焦镜被自动调整到最佳状态，激光束准确聚焦在L0有机染料层上，然后根据控制系统的命令将数据流逐次写入。为了与双层DVD9只读盘片兼容，L0的反射率必须控制在18%左右，而完成这项任务就必须依赖L0对应的“半透明金属反射层”。
对第一层的操作其实与普通刻录盘片是一样的，在技术上也容易实现，真正具有挑战性的地方是对L1层操作之上：聚焦镜片被调整在长焦状态，激光束被定位到L1数据层的深度，但要到达L1数据层，激光束必须通过L0数据层和对应的反射层，由于反射层具有半透明和反射的双重特点，聚焦到L1的激光被允许通过，但仍有将近50%左右的激光能被反射或吸收，最终达到L1数据层的激光强度只有初始强度的50%，读取数据时也是如此，因此L1数据层的敏感度必须高于L0层，否则可能无法对强度较弱的写入激光作出反馈。
同时L1对应的反射层必须具有更高的反射率，否则反射激光可能过于微弱而无法被识别。根据白皮书，DVD+9 L1数据层的实际反射率超过50%，但最终能穿透盘片返回光头接收器的反射光为初始的18%。也就是说，有效反射率只有18%，这也是兼容只读DVD+9格式的需要。
制造一片双层的可刻录刻录片，听起来好像很容易，但是要确保两个染料层拥有与DVD的坑洞相同的光学性质，是非常重要的技术关键。即使小心地调整一些参数，例如刻录的“坑洞”的精确深度与形状、每个染料层的厚度与化学成分、金属涂布的反射涂布。
据日本三菱公司称，为了保持和单面双层的DVD-ROM的兼容性，在DVD+R DL光盘的L0层采用了一种银合金的反射物质。此外还称，L0层的数据传输速率比L1层快50%，因为激光束到达L1层时部分激光能量被L1层反射和吸收了，因而L1层必须对光能量特别敏感。也真是因为DVD+R DL盘片制造如此复杂，造成了此前盘片价格居高不下的原因。
这里要注意的是，DVD+RW联盟中所用的DL是Double Layer的缩写
