В базе геоданных используется многоуровневая архитектура приложения путем реализации расширенной логики и поведения как на уровне приложения, так и на уровне хранения данных (управление осуществляется в рамках разных систем управления базами данных, файлов или расширяемого языка разметки [XML]). Логика приложения базы геоданных заключает в себе поддержку разных объектов данных ГИС, например, классов объектов, наборов растровых данных, топологий, сетей и других расширенных функциональных возможностей.
Функции управления географическими наборами данных разделены между программным обеспечением ArcGIS и системой или файлами управления базами данных. В случае с многопользовательскими базами геоданных некоторые аспекты управления географическими наборами данных, такие как хранение на диске, определение типов атрибутов, обработка ассоциативных запросов и обработка многопользовательских транзакций, передаются СУБД. У приложения ГИС остается задача определения конкретной схемы, используемой для представления различных географических наборов данных и предметно-ориентированной логики, которая поддерживает целостность и осуществляет использование лежащих в основе записей.
В сущности система управления базами данных используется как один из механизмов реализации для существующих географических наборов данных. Однако, система управления базами данных или структура файлов не определяют всю семантику географических данных. Такую модель можно назвать многоуровневой архитектурой (приложение и хранение), в которой аспекты, связанные с хранением и извлечением данных реализуются на уровне хранения данных в виде простых таблиц, тогда как на более высоком уровне цельность данных и функции обработки информации остаются за приложением и предметным программным обеспечением (ArcGIS).
Разделение логики базы геоданных от хранения обеспечивает открытую поддержку разнообразных типов файлов, систем управления базами данных и XML. Например, доступ почти ко всем объектам и форматам табличных данных обеспечивается дополнительным модулем ArcGIS Data Interoperability. Этот дополнительный модуль обеспечивает шлюз для чтения и работы с десятками форматов данных с помощью логики баз данных.