Проблема була вирішена в Windows 2000 за допомогою Logical Disk Manager (LDM), який більше не вимагає привласнення букв дискам. Ця система NTFS також здатна зберігати інформацію про систему на жорсткому диску, що вирішує проблему заміни дисків. Поліпшення NTFS в Windows XP незначні в порівнянні з Windows 2000. Була покращувана пропускна спроможність даних, і замість фіксованого розміру кластера по 512 байт можна встановлювати інші значення. Також були покращувані і адміністративні функції, наприклад, індексація тек і обмеження непередбачених витрат пам'яті.

На відміну від FAT, яка окремо зберігає таблиці на початку тому, NTFS поміщає свою святая святих - Master File Table (MFT) - в прихованих файлах. MFT управляє всіма файлами тому і так званими метаданими за допомогою реляційної бази даних. Інформація про файли розміщується в строчках, а в стовпцях записані атрибути файлів (прихований, шифрований, стислий, системний і так далі). Метадані, що містять інформацію про саму MFT, зберігаються по-перше 16 записах, що в сумі складає 16 кбайт.

У таблиці MFT нижче показані перші записи. Наступне запису MFT відображають інформацію про розташування в MFT, змісті і вільному просторі. Файли розміром до 900 байт можуть повністю поміщатися в один запис. Для файлів більшого розміру MFT містить покажчики на їх розташування в дисковій пам'яті. Те ж саме відноситься і до тек: якщо вони мають достатньо малий розмір, вони повністю входять в MFT. NTFS управляє і великими теками, при цьому використовується посилання на зовнішні кластери у вигляді так званих B-деревьев. Перевага використання B-деревьев полягає в тому, що NTFS індексує файли або їх імена, що прискорює пошук файлів.

Операційна система Windows XP підтримує три файлові системи: NTFS, FAT16 і FAT32, тому на одному комп'ютері можна запускати не тільки Windows XP, але й більш ранні версії Windows, використовуючи конфігурацію з подвійним завантаженням.