最主要的差異有以下6點；

1. 連接的原理：

SATA ：是指『序列式』的ATA，傳輸方式是點對點傳輸 (在使用SATA硬碟時不需要設定硬碟的主從)。

ATA   ：是指『並列式』的(P)ATA，傳輸方式是非點對點傳輸 (若共用一條IDE排線時須先設定主從關係)。

2. 傳輸效率：

SATA：目前市面上有Serial ATA I (150MB/s)與Serial ATA II (300MB/s)兩種，未來Serial ATA III資料傳輸數率將高達600MB/s。

ATA  ：從早期的ATA-33(33MB/s)到ATA133(133MB/s)。

3. 可靠性：

SATA：Serial ATA 可將「周期性備援檢查」(CRC) 整合到指令及資料封包等級上，以提高匯流排的可靠性。

ATA  ：資料錯誤率較SATA來的高。

4. 方便性：

SATA：提供了熱插拔功能 (External-SATA可以把硬碟當移動式硬碟來使用)。

ATA  ：不支援熱插拔 (要裝上新硬碟必須先關機，設定好主從後再把硬碟接上IDE排線，重新開機後才可使用)。

5. 價格：

價格方面SATA已經與PATA相當了，因為SATA越來越普及，可想而知的是未來(P)ATA的價格可能比SATA價格還貴。

6. 排線型式：

SATA ：連接線較細、容易彎曲並且較長(可達100 cm)，所以在安裝時較方便，也因為連接線較細所以不會比較妨礙機箱內的空氣對流，比較利於散熱，提高了整個系統的穩定性。

ATA  ：傳統的硬碟排線由於很寬又較短(45cm)，彎曲起來較為困難，安裝時較不方便，也因面積較大會影響機箱內的空氣對流散導致熱效能下降，降低系統的穩定性。

這2者間，最主要的差異在於對該裝置支援的總頻寬，但是頻寬並不等於效能，硬碟的效能還是取決於硬碟的存取速度及搜尋時間。