Metadata o souborech (název, velikost, datum vytvoření, oprávnění atd.) jsou v souborovém systému uložena zvlášť, samotná data souboru také zvlášť. A adresář je v unixových systémech jenom zvláštní typ souboru, který v datech má uložen seznam souborů (tj. i adresářů), které jsou v něm. Takže někde na disku je uložen seznam souborů v adresáři A, a v tom seznamu je uvedeno například "soubor se jmenuje X, byl vytvořen tehdy a tehdy, vlastníkem je uživatel U, samotná data souboru začínají na disku na pozici P a soubor je dlouhý S bajtů". Takže když soubor přesouváte v rámci jednoho souborového systému, vezme se tenhle záznam a přesune se do jiného adresáře - se samotnými daty na disku se ale nijak nehýbe.
Tolik ten nejjednodušší popis, ve skutečnosti je to komplikovanější - např. data souboru nemusí být uložena souvisle, takže tam nebude jen "začíná na pozici P", ale musí tam být seznam, kde jsou jednotlivé části. A dále ve skutečnosti není v adresáři přímo odkaz na ten soubor, ale je tam jen jeho jméno a odkaz na tzv. inode, což je unikátní číslo souboru v rámci souborového systému. A těch odkazů na jeden inode může být víc (to jsou v unixu pevné odkazy, hardlinky - víc názvů souboru odkazuje na jeden inode a tedy na jeden soubor). Ty odkazy na inody nemusí být jen v souborovém systému, může je mít třeba také aplikace v paměti. A když zanikne poslední odkaz na inode, přestane daný soubor být dosažitelný a operační systém si místo, které zabírala jeho data, označí jako volné. Takže když přejmenujete soubor na jméno jiného existujícího souboru, smaže se v adresáři ten záznam se jménem, který odkazuje na nějaké inode, a místo něj se vloží nový, se stejným jménem, který odkazuje na inode toho přejmenovávaného souboru. Pokud byl ten původní odkaz na soubor poslední, ten původní soubor se smaže. Je ale možné, že na ten soubor odkazoval ještě jiný záznam v souborovém systému, pak bude ten původní soubor dostupný pod tímto jiným jménem. Nebo ten soubor mohla mít otevřený nějaká aplikace, pak pro ni bude stále dostupný, až do uzavření toho souboru nebo ukončení aplikace. A také může nastat případ, že ten soubor už nebyl dostupný z jiného adresáře, ale pouze byl otevřený v aplikaci - takže pro všechny jakoby zmizel a zůstává viditelný jen pro tu aplikaci. Ta aplikace ale může zase do nějaké adresáře zapsat odkaz na ten soubor, a tím se ten soubor zase "objeví" i pro ostatní.
Pokud soubor přesouváte na jiný souborový systém, soubor se nejprve zkopíruje a na konci se ten původní smaže. (Jak plyne z předchozího, kopírovací aplikace by si ho mohla nejprve otevřít, pak smazat a pak teprve kopírovat - dokud by jej měla otevřený, může z něj pořád číst a k jeho fyzickému smazání nedojde. Jenže pak by hrozilo, že se něco pokazí, aplikace například havaruje, a pak byste původní soubor neměl a v cílovém souborovém systému by byla jen jeho část.)