SDXC

SDXC (SD eXtended Capacity) は2009年（平成21年）のSD 3.00で規定された。ファイルシステムにexFATを採用し最大容量は2 TiBとなった[14]。

物理的な寸法は旧来のSDメモリーカード規格と同一で、上位互換性を保持しており、SDXC対応機器でSD / SDHCメモリーカードを扱うことができる。SDXCではSDXCとmicroSDXCの2種類の形状になる。miniSDXCの規格自体は仕様書に存在しているが、マーケティング上現実的でないという理由から省かれている。

旧来のSDHC対応機器でSDXCメモリーカードをFAT32でフォーマットし使用することも可能である。ただし、Windows標準のフォーマッタを使用した場合、実装上の問題から64 GiB以上のSDXCメモリーカードであっても利用できる上限容量は32 GiBとなる（サードパーティー製のフォーマッタを使用することで、1ファイルあたりの容量は4 GiBまでに制約されるものの回避可能である）。

FAT32とexFATの違いを理解しないでexFATファイルシステムのままのSDXCカードをSDXC規格非対応製品に挿入することは危険で、メーカー側も使用を推奨しておらず[16]、あくまでも自己責任的な使用になる。実際、SDXC規格非対応の携帯電話やスマートフォンにmicroSDXCカードを挿入した結果、microSDXCカードが使用不能になる事態が相次いで報告されている。物理的な破損ではないため、SDXC規格対応製品でフォーマットし直せばカード自体は回復するが、それまでにカードに保存されていたデータは消滅する。

2012年6月にNTTドコモがそれに関する通知[17]を発表し、その現象を回避するソフトウェアアップデートの配布を行なっている。なお、ソフトウェアアップデート後も、非対応機種では引き続き使用できない。

なお、2022年（令和4年）10月現在のところ、exFATを扱えるのはMicrosoft Windows XP SP2以降（更新プログラム (KB955704) 適用）、Microsoft Windows Vista SP1以降、Microsoft Windows 7、Microsoft Windows 8、Microsoft Windows 8.1、Microsoft Windows 10、Microsoft Windows 11の各種Windows OS、またはWindows CE 6.0、Mac OS X v10.6.4以降に限られ、パソコンやモバイル環境によっては利用できない。2009年（平成21年）1月現在、Linux系などのサポートに関しては、マイクロソフトからの発表はない。CES 2009 News release DS AssosiationにもSDXCメモリーカードに関する概説のみが発表されており、サポートOS、周辺機器などに関する記述はない。

なお、Linuxについては、FUSEを利用した実装が存在[18]し、Ubuntuなどのディストリビューションの最新版で利用できる。

AppleのMac製品には2010年（平成22年）新発売から、従来はなかったSDカードスロットが内蔵されはじめ、SDXCにソフトに対応、iMac (Mid 2010) 以降のモデルにはハードも対応。また接続は内部USBではなく、PCI Express 1レーン接続になっている。

SDXCメモリーカードの規格上の最大容量は2 TiB (2048 GiB) で、転送速度はロードマップ上にて将来的に最大300 MB/sの高速な転送を可能にするとしている。また、SDHCとEmbedded SD、SDIOにも転送速度高速化の規格と技術が採用される予定である。

2009年の時点では製品化の目処が立っていたのは最大256 GiBまでであり、それ以上の容量は技術革新が必要な状態となっていた[19]が、2020年時点ではSDXC・microSDXCとも最大1 TiBまでの大容量カードが発売されており、転送速度は製品にて最大160 MB/s実装可能となっている。
SDUC

SDUC (SD Ultra Capacity) は、最大容量128 TiB[14]に対応する規格として2018年のSD 7.00で規定された。ファイルシステムはSDXCメモリーカードに引き続きexFATを採用している。従来のSDメモリーカードとの後方互換性を有する[7]。
最大転送速度（バスインターフェーススピード）

XX倍速表記の例速度表記転送速度
60倍速9 MB/s
70倍速10.65 MB/s
80倍速12 MB/s
133倍速20 MB/s
150倍速22.5 MB/s

通信速度に関する規格であり、いわゆる理論最大値である。

なお、一部の製品にみられる「XX倍速」という表記はSDアソシエーションの規格によるものではない。一般には、コンパクトディスクの転送速度である150 KB/sを「1倍速」として転送速度を表記している。
DS（デフォルトスピード）

2000年のSD 1.01で規定された当初のモード。後述のHSの登場に伴って名称がつけられた。ノーマルスピードとも呼ばれる。最大転送速度は12.5 MB/sで、対応メモリーカードにモードを示す表記はない[20]。
HS（ハイスピード）

2004年のSD 1.10で規定されたモード。バススピードは25 MB/sで、モードを示す表記は規定されていないが製品によって「Hi-Speed」等の表記がなされた[20]。