Bộ nhớ racetrack hoạt động dựa trên việc lưu trữ và xử lý thông tin được mã hóa nhờ các vách đômen từ trong các dây nano làm từ các vật liệu từ (ví dụ như dây permalloy...) có chiều rộng khoảng vài trăm nanomet, chiều dày từ vài nanomet đến vài chục nanomet, dài có thể tới vài chục micromet. Nhờ một hệ thống nhân tạo ở đầu dây, các vách đômen được tạo ra từ nguồn và được điều khiển để chúng chạy trong dây nano (như các dòng "ngựa đua" - racetrack) nhờ dòng điện tử phân cực spin theo nguyên lý spin-torque transfer. Các dòng điện tử này thường là dòng xung.

Để đọc thông tin, các đầu đọc tĩnh được sử dụng để ghi nhận tín hiệu từ các vách đômen từ. Đầu đọc thông tin thường là các cảm biến có cấu tạo từ các lớp tiếp xúc từ chui hầm. Mỗi khi vách đômen chạy qua đầu đọc, nó làm thay đổi từ trường đặt vào đầu đọc, do đó tạo ra sự thay đổi về điện trở của lớp tiếp xúc theo nguyên lý từ điện trở chui hầm và tạo ra tín hiệu thông tin.