Bei der Geodatabase kommt eine mehrschichtige Architektur zum Einsatz, die eine Anwendungsschicht mit erweiterter Logik und erweitertem Verhalten und darunter eine Datenspeicherschicht (Verwaltung in verschiedenen Datenbankmanagementsystemen, Dateien oder XML-Elementen [Extensible Markup Language]) umfasst. Die Anwendungslogik der Geodatabase unterstützt eine Reihe von GIS-Datenobjekten und -Verhalten, z. B. Feature-Classes, Raster-Datasets, Topologien, Netzwerke und andere erweiterte Funktionen.
Die Verwaltung der geographischen Daten ist zwischen der ArcGIS-Software und dem Datenbankmanagementsystem (DBMS) bzw. den Dateien aufgeteilt. Bestimmte Aspekte der Verwaltung geographischer Datasets, wie festplattenbasierter Speicher, Definition von Attributtypen, inhaltsorientierte Abfrageverarbeitung und Mehrbenutzertransaktionsverarbeitung, werden bei Enterprise-Geodatabases vom Datenbankmanagementsystem übernommen. Die GIS-Anwendung ist weiterhin für die Definition des für die Darstellung verschiedener geographischer Datasets verwendeten DBMS-Schemas und die Steuerung der domänenspezifischen Logik zur Erhaltung der Datensatzintegrität und der Nutzbarkeit der zugrunde liegenden Datensätze zuständig.
Das Datenbankmanagementsystem ist einer der Implementierungsmechanismen zur Beibehaltung geographischer Datasets. Es wird jedoch nicht die vollständige Semantik der geographischen Daten über das Datenbankmanagementsystem bzw. die Dateistruktur definiert. Dies sind die Voraussetzungen für eine mehrschichtige Architektur (Anwendung und Speicher), bei der die Aspekte der Datenspeicherung und des Datenabrufs in der Datenspeicherschicht als einfache Tabellen implementiert werden und die komplexen Datenintegritäts- und Informationsverarbeitungsfunktionen von der Anwendungs- und Domänensoftware (ArcGIS) übernommen werden.
Durch die Trennung von Geodatabase-Logik und Speicher wird die offene Unterstützung zahlreicher Dateitypen, Datenbankmanagementsysteme und XML ermöglicht. Die Erweiterung "Data Interoperability" für ArcGIS bietet beispielsweise Zugriff auf fast alle Feature- und Tabellendatenformate. Dank dieser Erweiterung können Sie mit der Geodatabase-Logik Dutzende Datenformate lesen und bearbeiten.