Quando você usa um liveCD (em USB ou CD), o sistema operacional é carregado na memória (RAM).
O processo é (simplesmente) assim. Você configura seu BIOS / UEFI para inicializar a partir do USB. O USB deve ter a capacidade de inicializar (para torná-lo inicializável você pode usar um programa como o Unetbootin), geralmente o bootloader é o GRUB ou outro gerenciador de inicialização. Uma vez que isso seja reconhecido (como o OS / bootloader), o SO assumirá e executará seus comandos na memória (RAM). Com um liveCD ele não está gravando no seu disco rígido necessariamente, a menos que você o configure dessa maneira. (Pesquise por partição de swap / arquivos se você quiser saber mais sobre isso).
Espero que tenha sido bastante simples e não comi muitos erros ao simplificar o processo.
EDIT: Então você deve ser capaz de desconectar o stick uma vez que o sistema operacional é carregado (a menos que o sistema operacional esteja usando o USB para trocar a memória para o disco físico, o que eu estou supondo que não)
De acordo com esta resposta:
O Ubuntu roda de um CD / DVD salvar dados SOMENTE na memória?
Um disco RAM virtual (substituindo um disco rígido) é carregado na RAM no lugar do disco rígido.