Les clients dans un environnement Sun Ray ne possèdent aucun disque local, aucune application ni système d'exploitation et sont par conséquent considérés comme des clients sans conservation de statut. Cette configuration fait de ces clients de véritables clients dynamiques. L'entretien des périphériques sans état de conservation est peu coûteux et ne nécessite pas d'administrateur ou de technicien pour les installer, les mettre à niveau, configurer leur logiciel ou pour remplacer les composants mécaniques sur le bureau.

Un client Sun Ray contient uniquement un module de microprogramme qui effectue a petit ensemble de tâches  : il envoie les événements du clavier et de la souris et affiche les données en pixels. Si un périphérique de bureau contient un système d'exploitation capable d'exécuter du code à la demande d'un utilisateur, il possède un état et n'est pas un véritable client dynamique. Ce type de périphérique requiert une mise à jour et une maintenance au niveau du bureau plutôt qu'au niveau du serveur et est exposé aux virus.

Les clients Sun Ray sont également extrêmement sécurisés. Par exemple, la gestion des périphériques de stockage de masse USB, c'est-à-dire, le contrôle sur l'activation ou la désactivation de leur utilisation, s'effectue au niveau du serveur ou au niveau du groupe. Cette capacité permet aux sites concernés par des problèmes de sécurité ou de propriété intellectuelle particuliers d'éliminer un grand nombre des risques imposés par les PC et autres client lourds, reposant sur les systèmes d'exploitation locaux, les applications locales et les caches de données locaux. Des données confidentielles peuvent être compromises ou perdues lorsque le périphérique physique hébergeant le client "fat" est volé ou endommagé.

Une session Sun Ray est un groupe de services contrôlés par le gestionnaire de sessions et associés à un utilisateur par le biais d'un jeton d'authentification. Les sessions résident sur un serveur plutôt qu'au niveau du bureau. Les clients Sun Ray étant sans état, une session peut être dirigée (ou redirigée) vers tout client Sun Ray du réseau ou sous-réseau approprié lorsqu'un utilisateur se connecte ou insère une carte à puce.

Bien que la session continue de résider sur un serveur, elle semble suivre l'utilisateur vers le nouveau client. Cette fonctionnalité, appelée le hot desking, permet aux utilisateurs d'accéder à leurs sessions à partir de tout client sur leur réseau. Le hot desking peut être implémenté avec ou sans carte à puce via la fonction de mobilité des sessions sans carte à puce (NSCM).

La plupart des implémentations Sun Ray de grande envergure incluent également un groupe de basculement de serveurs Sun Ray afin de garantir la continuité des services dès lors qu'un serveur est déconnecté. Lorsqu'un groupe de basculement est configuré, Sun Ray Software optimise les performances en étalant la charge de calcul entre les serveurs du groupe.