La geodatabase emplea una arquitectura de aplicación de varios niveles implementando lógica y comportamiento avanzados en el nivel de aplicación por encima del nivel de almacenamiento de datos (se administra en varios sistemas de administración de bases de datos, archivos o lenguaje de marcado extensible [XML]). La lógica de aplicación de la geodatabase incluye compatibilidad con diversos objetos de datos y comportamientos genéricos de sistemas de información geográfica (SIG) tales como clases de entidad, datasets ráster, topologías, redes y otras funciones avanzadas.
La responsabilidad de la administración de datasets geográficos se comparte entre el software de ArcGIS y los archivos o el sistema de administración de bases de datos. Algunos aspectos de la administración de datasets geográficos, como el almacenamiento en disco, la definición de tipos de atributo, el procesamiento asociativo de consultas y el procesamiento de transacciones multiusuario, se delegan en el sistema de administración de bases de datos en el caso de las geodatabases corporativas. La aplicación SIG conserva la responsabilidad de definir el esquema utilizado para representar varios datasets geográficos y para la lógica específica del dominio, que mantiene la integridad y la utilidad de los registros subyacentes.
En efecto, el sistema de administración de bases de datos se utiliza como uno de los varios mecanismos de implementación existentes para el almacenamiento de datasets geográficos. Sin embargo, el sistema de administración de bases de datos o la estructura de archivos no define por completo la semántica de los datos geográficos. Esto podría considerarse una arquitectura de varios niveles (aplicación y almacenamiento), donde los aspectos relacionados con el almacenamiento y la recuperación de datos se implementan en el nivel de almacenamiento de datos como tablas simples, mientras que la integridad de datos de alto nivel y las funciones de procesamiento de la información se conservan en el software de aplicación y dominio (ArcGIS).
La separación de la lógica de la geodatabase del almacenamiento permite la compatibilidad abierta con numerosos tipos de archivo, sistemas de administración de bases de datos y XML. Por ejemplo, la extensión Data Interoperability proporciona a ArcGIS acceso a casi cualquier formato de datos tabular y de entidad. Esta extensión proporciona una puerta de enlace para leer y trabajar con docenas de formatos de datos utilizando la lógica de la geodatabase.