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De acordo com o artigo vinculado por david, a recuperação de dados sobrescritos era possível com disquetes, mas quase impossível com os discos rígidos modernos; portanto, a idéia de recuperação é provavelmente melhor considerada um mito.
Estou deixando minha resposta original como representando o mito.
NOTA: O "mito" é sobre a recuperação de dados que foram substituídos fisicamente. Recuperar dados que foram apenas excluídos (não substituídos) é uma discussão completamente diferente.
Para o melhor do meu conhecimento:
Quando você substitui os dados no disco, os dados antigos são perdidos para as ferramentas normais do sistema. (Se não fossem, uma leitura retornaria uma mistura dos bits pertencentes aos dados antigos e novos, para que seus dados estivessem corrompidos e você precisasse de um novo disco.)
Mas pode ser possível recuperar dados sobrescritos usando equipamento especial. O motivo é a maneira como um bit é gravado em uma bandeja magnética: Um "bit" é uma área magnetizada no disco. A área que representa um bit único contém algumas centenas de "grãos" magnéticos e a leitura de um bit retornará 1 se um número suficiente de grãos individuais tiver a orientação correta.
O truque é que a escrita nunca é 100% - a substituição pode alterar a orientação magnética de talvez 90% desses grãos, o que é suficiente para uma leitura confiável dos novos dados. Mas há algum magnetismo residual nos grãos que não mudou a orientação. Esse resíduo pode ser lido se você tiver o equipamento adequado para obter uma representação (um tanto barulhenta) dos dados antigos substituídos. Combinado com a análise estatística, muitas vezes é possível reconstruir uma boa quantidade do material original.
Mas esse tipo de recuperação requer hardware especializado e, como Oli mencionou, é proibitivamente caro para a maioria das pessoas.