Le mécanisme de base derrière le holodeck est la diode holographique omnidirectionnelle (OHD). La OHD contient deux types de minuscules appareils créant une variété de champs de force spéciaux. La densité des OHD est de 400 par cm², seulement légèrement moins que la matrice active vidéo d'un panneau d'affichage multicouches (= panneau d'ordinateur ?); elles sont alimentées par un branchement standard de moyenne puissance à l'électro-plasma. Les murs sont couverts en entier par les OHD, manufacturés par un processus d'impression des circuits bon marché par larges rouleaux. La surface d'un holodeck type comprend 12 couches de sous - processeurs totalisant 3,5 mm, la dispersion étant en rapport avec la structure des refroidisseurs qui avoisinent les 3,04 cm d'épaisseur.

Les matériaux du sous - processeur primaire/émetteur incluent le keiyurium, le silicone animide et le super conducteur DiBe<2>Cu732. Chaque OHD mesure 0,01 mm. Le mécanisme du réseau de données optiques par lequel chaque OHD reçoit des impulsions, est le même que pour les petits panneaux d'affichages, bien que les murs entiers soient répartit en segments exécutables à haute vitesse, chacun de 0,61m². Des sous sections dédiées à haute vitesse de l'ordinateur principal du vaisseau conduisent ces écrans à la taille d'une pièce. En plus de leur capacité à projeter des images stéréoscopiques entières en couleur, la OHD manipule les champs de force dans les trois dimensions pour permettre aux visiteurs du holodeck de sentir les objets, même s'ils ne sont pas vraiment là. La stimulation tactile fournit la réaction propre attendue en touchant un rocher sur le sol ou un arbre poussant en forêt. Les seuls facteurs limitant est le nombre et le type d'objet décrit par l'ordinateur est la mémoire et le temps pour enregistrer ou calculer à partir de l'original de l'objet désiré, tout ce qui est réel ou imaginaire. Les autres stimuli, comme le son, l'odeur et le goût, sont eux simulés par des moyens plus traditionnels comme des haut-parleurs ou des vaporisateurs ou induis par l'objet crée par les techniques du synthétiseur.
La version optique d'une OHD émet une image complète d'un environnement global en fonction de sa position dans le holodeck. Le visiteur toutefois, ne voit seulement qu'une minuscule portion de chaque OHD de la même façon que l'oeil d'une mouche fonctionne mais à l'envers. A peu près à chaque mouvement, la portion visible de la OHD change, modifiant la vue. Les émissions d'énergie en fait sont au contraire des projections électro-magnétiques visibles directement, mais plutôt des motifs d'interférences polarisées. Les images sont reconstituées à l'intersection des motifs et du cristallin de l'oeil ou d'un autre récepteur visuel. La version du champ de force crée est un petit champ de force dirigeable, cousin des rayons tracteurs et réflecteurs de navigation. Sous le contrôle de l'ordinateur, grâce à un vaste nombre de OHD, l'effet cumulatif des champs de force est considérable. Si le holodeck recrée par ex, une masse importante de roche, l'ordinateur créera en premier la surface tridimensionnelle de la roche. Ceci est accompli en commandant certaines OHD de croiser leur champ aux coordonnées du polygone requis. Si le champ de force est réglé pour fournir la dureté propre au minéral, la masse sera ressentie comme du rock. Une vaste librairie de matières réelles est disponible, et des réglages personnalisés peuvent être commandés pour des situations expérimentales.
Le champ de force modelé et l'imagerie de l'arrière-plan permettent au visiteur d'expérimenter des volumes et des distances apparemment plus larges que la salle du holodeck pourrait physiquement contenir.
L'environnement peut être "déroulé" autant qu'on le désire ou réglé pour indiqué par de légers contacts des murs et un rappel audio de la proximité des murs. Naturellement, la majorité des utilisateurs préfèrent et de loin l'utilisation du mode tapis roulant, ce qui permet une plus grande liberté de mouvement et une véritable évasion psychologique.

Le panneau de contrôle de l'arche du holodeck procure à l'utilisateur un contrôle pour le simulateur d'environnement holographique, bien que la plupart des utilisateurs préfèrent l'interface de commande vocale ou le panneau de contrôle situé dans le couloir juste à l'extérieur de l'entrée de l'holodeck. L'arche de contrôle procure aussi un accès aux communications et à l'ordinateur.

La matière utilisée en général dans le holodeck, n'est seulement stable qu'à l'intérieur d'un environnement holographique. Par ex., un personnage virtuel qui essayerait de sortir du holodeck se verrait désintégrer (dégradation en énergie). Certains systèmes récents peuvent néanmoins permettre à des personnages de quitter un environnement holographique.

A bord de l'USS Enterprise D, les membres d'équipage peuvent accéder à 4 holodecks principaux sur le pont 11. En plus, un set de 20 petits simulateurs personnels est situé sur les ponts 12 et 33. Dans un environnement de travail comme l'Enterprise, la sécurité est de la plus haute importance et est intégrée dans chaque système. Parce que l'environnement vivable dans le vaisseau est tellement hautement contrôlé, le sentiment de liberté associé à des confrontations avec un danger physique limité a été montré comme une valeur significative dans le maintien du bien être psychologique de nombreux membres d'équipages. Les simulations de hautes vitesses et de forces sont généralement crées par des illusions sensorielles. Tandis que des sauvegardes contre les blessures critiques du corps sont programmées dans l'ordinateur, certains scénarios peuvent provoquer d'inévitables foulures et contusions, même pour des utilisateurs expérimentés. Les dangers posés par les formes de vies dangereuses peuvent sembler extrêmement réels et répondront aux plus grandes exigences.

C'est l'holodiction : contraction entre holodeck et "addiction" (dépendance). Condition psychologique de dépendance aux simulations du holodeck qui font que le monde réel devient de moins en moins important. Reginald Barclay a souffert de cette affliction lors de son affectation sur l'Enterprise D, il fit notement une rechute alors qu'il travaillait sur Terre sur le projet Pathfinder.