1、外觀上的區別：
主板上的SATA2和SATA3接口基本相同，不過很多主板上為了讓用戶區分開SATA2和SATA3硬盤接口，往往會標註不同的顏色。大多數支持SATA3接口的主板SATA2接口為黑色，而SATA3接口顏色則為黃色/白色/藍色等。
SATA2和SATA3主板硬盤接口外觀基本相同，很多中低端主板中依舊采用 SATA 2和 SATA 3雙接口混合模式，像AMD平臺的A75，Intel平臺的B75、H81、B85主板均為 SATA 2和 SATA 3雙接口混合模式，而壹些中高端主板，如A88、H87、Z87等主板則全為SATA3.0接口。
2、傳輸速率上的區別：
SATA2.0：理論最高傳輸速率為3.0Gb/s。
SATA3.0：理論最高傳輸速率為6.0Gb/s，如果硬盤是SATA3.0的，那麽數據線也要配SATA3.0的才能達到最高速度。如果用了SATA2.0的數據線，讀取速度就降到3.0Gb/s。
3、NCQ技術上的區別：
SATA2.0：NCQ技術可以對硬盤的指令執行順序進行優化，避免像傳統硬盤那樣機械地按照接收指令的先後順序移動磁頭讀寫硬盤的不同位置，與此相反，它會在接收命令後對其進行排序，排序後的磁頭將以高效率的順序進行尋址，從而避免磁頭反復移動帶來的損耗，延長硬盤壽命。
SATA3.0：比SATA2.0增加了NCQ的指令數目，包括為實時性的資源提供優先處理，主要用於影像及音像傳輸方面。此外SATA 3.0同時會為正被系統處理中的資源作優先安排，大大提升了系統的執行效率。