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  ZFS的設計與開發由Sun公司的Jeff Bonwick所領導的一支團隊完成。最早宣佈於2004年9月14日,於2005年10月31日併入了Solaris開發的主幹原始碼。並在2005年11月16日作為OpenSolaris build 27的一部分發布。Sun在OpenSolaris社群開張1年後的2006年六月,將ZFS整合進了Solaris 10 6/06版本更新。  ZFS的命名來源發想於"Zettabyte File System"的首字母縮寫。但ZFS本身並不具備任何的縮寫意涵,只是作者想闡述做為一個具備高擴充容量檔案系統且還有支援許多延伸功能的一個產品。

  不同於傳統檔案系統需要駐留於單獨裝置或者需要一個卷管理系統去使用一個以上的裝置,ZFS建立在虛擬的,被稱為“zpools”的儲存池之上(儲存池最早在AdvFS實現,並且加到後來的Btrfs)。每個儲存池由若干虛擬裝置("virtual devices,vdevs")組成。這些虛擬裝置可以是原始磁碟,也可能是一個RAID1映象裝置,或是非標準RAID等級的多磁碟組。於是zpool上的檔案系統可以使用這些虛擬裝置的總儲存容量。  可以使用磁碟限額以及設定磁碟預留空間來限制儲存池中單個檔案系統所佔用的空間。

  ZFS是一個128位的檔案系統,這意味著它能儲存1800億億(18.4×10)倍於當前64位檔案系統的資料。ZFS的設計如此超前以至於這個極限就當前現實實際可能永遠無法遇到。專案領導Bonwick曾說:“要填滿一個128位的檔案系統,將耗盡地球上所有儲存裝置。除非你擁有煮沸整個海洋的能量,不然你不可能將其填滿。”  以下是ZFS的一些理論極限:  作為對這些數字的感性認識,假設每秒鐘建立1,000個新檔案,達到ZFS檔案數極限需要大約9,000年。  在辯解填滿ZFS與煮沸海洋的關係時,Bonwick寫到:  儘管我們都希望摩爾定律永遠延續,但是量子力學給定了任何物理裝置上計算速率(computation rate)與資訊量的理論極限。舉例而言,一個zh-hans為1公斤,體積為1升的物體,每秒至多在10位資訊 上進行10次運算。一個完全的128位儲存池將包含2個塊<nowiki>=</nowiki> 2位元組<nowiki>=</nowiki> 2位;應此,儲存這些資料位至少需要(2位) / (10位/公斤) <nowiki>=</nowiki> 1360億公斤的物質。

  ZFS採用寫入時複製事務物件模型。檔案系統中的所有塊指向都包含目標塊的256位校驗和或hash值(目前有Fletcher-2、 Fletcher-4與SHA-2供選擇)。在讀取塊時會對這些引數加以驗證。包含活動資料的塊不會被覆蓋,而是給修改過的資料分配一個新塊,任何引用此塊的後設資料塊都被重新讀取、重新分配和重寫。為減少該過程的開銷,多次讀寫更新會被歸納為一個事件組,在需要同步寫入語義時會使用ZIL(目的日誌)寫入快取,而這些塊會與校驗和一同編入Merkle 樹中。  利用寫入時複製使ZFS的快照和事物功能的實現變得更簡單和自然,快照功能更靈活,但嚴重碎片化問題是其缺點之一。對於通過順序寫生成的大檔案,如果以後隨機的對其中的一部分進行了更改,那麼這個檔案在硬碟上的實體地址就變得不再連續,未來的順序讀會變得效能比較差。

  當ZFS寫入新資料時,可以保留包含舊資料的塊,因而能夠維護檔案系統的快照版本。ZFS快照具備一致性(快照基於單個時間點反映整個資料)。而因為組合快照的所有資料都會被儲存,且整個儲存池通常每小時會進行幾次快照,所以快照的建立速度非常快。任何未變動的資料會在檔案系統及其快照之間進行共享,因此也具備空間高效性。快照本質上是隻讀的,確保在建立後快照不會被修改。快照可以被整個恢復,也可以恢復快照中的某些檔案或目錄。  ZFS也可以建立可寫快照(“克隆”),讓兩個獨立的檔案系統共享一組塊。對克隆檔案系統的修改都會建立新的資料塊以反映這些更改。但是無論存在多少個克隆,未變動的塊仍然會被共享。這是寫入時複製原則的實施方式。

  ZFS能動態條帶化所有裝置以最大化吞吐量。當額外的裝置被加入到zpool中的時候,條頻寬度會自動zh-hans以包含這些裝置。這使得儲存池中的所有磁碟都被用到,同時負載被平攤到所有的磁碟上。

  ZFS使用可變大小的塊,最大可至128KB。現有的程式碼允許管理員調整最大塊大小,這在大塊效果不好的時候有用。未來也許能做到自動調整適合工作量的塊大小。[需要引用]  ZFS的可變大小的塊與BtrFS和Ext4的extent不同。在ZFS中,在一個檔案中所有資料塊的邏輯長度必須是相同的,不同檔案之間的塊大小可以不同,因此ZFS可以用直接對映(direct map)的方式(同ufs/ffs/ext2/ext3)來來搜尋間接塊的資料指標陣列(blkptr)。BtrFS和Ext4的extent方式在同一個檔案中每個資料快的大小都可以不相同,因此需要用B+ Tree或者類B Tree的方式來組織間接塊的資料。  雖然直接對映方式比B+ Tree的查詢速度快,但是這種方式的缺點也非常明顯,如:後設資料開銷過大、順序IO的大檔案效能不好、刪除比較慢等等,因此在現代檔案系統中對映方式逐漸被extent變長塊取代。  如果資料壓縮(LZJB)被啟用,可變塊大小需要被用到。如果一個資料塊可被壓縮至一個更小的資料塊,則小的資料塊將使用更少的儲存和提高吞吐量(代價是增加CPU壓縮和解壓縮的負擔)。

  在ZFS中,儲存池中檔案系統的操作相比傳統檔案系統的卷管理更加便捷。建立ZFS檔案系統或者改變一個ZFS檔案系統的大小接近於傳統技術中的管理目錄而非管理卷。

  ZFS的最新beta版已支援透明加密。

  NetApp指控Sun的ZFS檔案系統侵犯了它WAFL的七項專利,Sun反訴NetApp侵犯了12項專利,其中包括NFS協議等。後來專利爭端以和解告終。
ZFS是一個擁有邏輯卷軸管理功能的檔案系統,最早源自於Oracle為Solaris作業系統開發的檔案系統。ZFS具有可擴充套件性,並且包括大量保護措施防止資料損壞,支援高儲存容量、高效資料壓縮、整合檔案系統、卷管理、快照和寫時複製、連續完整性檢查與自動修復、RAID-Z、原生NFSv4 ACL等功能,並且能被精確配置。ZFS有兩個主要實現,分別來自Oracle和OpenZFS,它們之間極度相似,這使得ZFS在類Unix系統中廣泛可用。