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De acuerdo con el documento vinculado a David, la recuperación de datos sobrescritos fue posible con disquetes pero casi imposible con los discos duros modernos, por lo que la idea de recuperación probablemente se considere un mito.
Dejo mi respuesta original como representación del mito.
NOTA: El "mito" se trata de recuperar datos que se sobrescribieron físicamente. Recuperar datos que simplemente se eliminaron (no se sobrescribieron) es una discusión completamente diferente.
Según entiendo:
Cuando sobrescribe datos en el disco, los datos antiguos se pierden en las herramientas normales del sistema. (Si no lo fueran, una lectura devolvería una mezcla de los bits que pertenecen a los datos antiguos y nuevos, por lo que sus datos estarían dañados y necesitaría un nuevo disco).
Pero puede ser posible recuperar datos sobrescritos utilizando un equipo especial. La razón es la forma en que se graba un bit en una bandeja magnética: un "bit" es un área magnetizada en el disco. El área que representa un solo bit contiene unos cientos de "granos" magnéticos, y la lectura de un bit devolverá un 1 si suficientes de esos granos individuales tienen la orientación correcta.
El truco es que la escritura nunca es del 100%: la sobrescritura puede cambiar la orientación magnética de quizás el 90% de esos granos, lo cual es suficiente para una lectura confiable de los nuevos datos. Pero queda algo de magnetismo residual en los granos que no cambió de orientación. Este residuo puede leerse si tiene el equipo adecuado para él, por lo que podría obtener una representación (algo ruidosa) de los datos antiguos sobrescritos. En combinación con el análisis estadístico, a menudo es posible reconstruir una buena cantidad del material original.
Pero este tipo de recuperación requiere hardware especializado y, como mencionó Oli, es prohibitivamente costoso para la mayoría de las personas.