如图所示，只有 M 键的 M.2 固态硬盘将是 NVMe 固态硬盘。 NVMe M.2 固态硬盘采用了专为固态硬盘设计的 NVMe 协议。与 PCIe 总线配合，NVMe 固态硬盘可以提供市面上最新水平的性能和速度。NVMe 固态硬盘利用 PCIe 插槽直接与系统 CPU 进行通信。基本上，它让闪存可以作为固态硬盘通过 PCIe 插槽进行运行，而不必使用速度比 NVMe 慢得多的 SATA 通信驱动程序。
NVMe M.2 固态硬盘的性能比 SATA M.2 固态硬盘高得多。通过利用 PCIe 总线，NVMe M.2 固态硬盘拥有高达 20Gbps 的理论传输速度，比 SATA M.2 固态硬盘的 6Gbps 快。PCIe 总线支持 1x、4x、8x 和 16x 通道。PCIe 3.0 的有效传输速度高达每通道 985 MB/秒，这意味着潜在传输速度高达 16GB/秒。不过，当使用 M.2 外形尺寸与 PCIe 总线时，只能访问 x2 和 x4 通道，这使得最大传输速度为 4GB/秒。
NVMe 速度比 SATA 快吗？从技术上看是肯定的。新式主板采用最大吞吐率为 600MB/秒的 SATA III，而 NVMe 硬盘提供提高 3,500MB/秒的速度。性能远高于各种外形尺寸的 SATA 固态硬盘。只有采用 NVMe 技术的固态硬盘会超越 SATA 固态硬盘的传输速度极限。
在确定是使用 SATA M.2 固态硬盘还是 NVMe M.2 固态硬盘时，应考虑以下因素：
系统支持 - 较旧的设备可能不兼容 NVMe，因为缺少利用 NVMe PCIe 插槽所需的连接。
快速启动 – 要让计算机系统快速启动，最简单的方法是将操作系统 (OS) 安装到固态硬盘上。使用 NVMe 固态硬盘，您将实现最大的速度提升。
划分存储优先级 – 您可以将 NVMe 固态硬盘与另一个 SATA 固态硬盘结合使用。这是一种经济实惠的选择，不会掏空您的钱包。您可以将操作系统和资源密集型程序和应用安装到 NVMe 固态硬盘上，并使用 SATA 固态硬盘存储所有其他内容，例如资源利用较少的小型文件、文档等。
游戏优势 – 使用 M.2 NVMe 固态硬盘，您会看到游戏加载速度大幅提升。NVMe 上安装的游戏整体性能将大幅改善，得益于从存储加载游戏时传输速度的提升。
PCIe 代次 – PCIe 总线存在不同的代次，性能水平各不相同。每一代的带宽会较上一代增加一倍，固态硬盘使用不同代次的 PCIe。最新一代是 PCIe 4.0，PCIe 5.0 仍在开发之中。
共享连接 – 部分主板甚至没有足够的 PCIe 连接来支持多个 NVMe 硬盘。您需要决定是将可用的连接用于显卡还是 NVMe 固态硬盘。在其他情况下，可能存在可用的 PCIe 通道，但仅特定类型的连接能全速使用 NVMe 设备，例如 M.2 连接。
