地理数据库存储模型以一系列简单但核心的关系数据库概念为基础，并利用了基础数据库管理系统 (DBMS) 的优势。简单表和明确定义的属性类型用于存储各地理数据集的方案、规则、库以及空间属性数据。该方法为存储和使用数据提供了一个正式模型。通过此方法，可使用结构化查询语言 (SQL)（即一系列关系函数和运算符）来创建、修改以及查询表及其数据元素。
通过检查具有面几何的要素在地理数据库中的建模方式，您可以了解上述操作的工作原理。要素类以表的形式存储，通常称为基表或业务表。表中的每一行代表一个要素。shape 列保存每个要素的面几何。当表中的内容（包括 shape）以 SQL 空间类型存储时，可通过 SQL 进行访问。
然而，只是向 DBMS 添加空间类型和对空间属性的 SQL 支持并不足以支持 GIS。ArcGIS 采用多层应用程序架构，在地理数据库存储模型之上的应用程序层执行高级逻辑和行为。该应用程序逻辑支持一系列通用地理信息系统 (GIS) 数据对象和行为，如要素类、栅格数据集、拓扑、网络以及更多。
地理数据库 (geodatabase) 为对象关系型
地理数据库使用在其他高级 DBMS 应用程序中的相同多层应用程序架构来实现；地理数据库的实现不存在任何特别之处。地理数据库的这种多层架构有时被称为对象关系模型。地理数据库对象在具有标识的 DBMS 表中以行形式保存，而行为通过地理数据库应用程序逻辑提供。通过将应用程序逻辑与存储相分离，可支持多个不同的 DBMS 以及多种数据格式。
关系数据库中的地理数据库 (geodatabase) 存储
地理数据库的核心部分是一个标准的关系数据库方案（一系列标准的数据库表、列类型、索引和其他数据库对象）。方案保留在定义地理信息完整性和行为的 DBMS 的一系列地理数据库系统表中。这些表或者以文件的形式存储到磁盘上，或者存储到 DBMS 的数据库中，如 Oracle、IBM DB2、PostgreSQL、IBM Informix 或 Microsoft SQL Server。
明确定义的列类型用于存储传统表格属性。将地理数据库存储在 DBMS 中时，空间制图表达（多用矢量或栅格表示）通常使用扩展的空间类型进行存储。
地理数据库包含两组主要表：系统表和数据集表。
- 数据集表 - 地理数据库中的每个数据集都存储在一个或多个表中。这些数据集表使用系统表管理数据。
- 系统表 - 地理数据库系统表用于追踪每个地理数据库的内容。它们实质上描述的是用于指定所有数据集定义、规则和关系的地理数据库方案。这些系统表包含并管理实现地理数据库属性、数据验证规则和行为所需的元数据信息。
将数据集表和系统表共同用于显示和管理地理数据库的内容。例如，以基础存储格式进行查看时，要素类是一个包含空间列的表。但通过 ArcGIS 访问时，存储在系统表中的所有规则将与基础数据相结合，从而使所呈现的要素类具备所有定义的行为。
其他表
根据使用的地理数据库类型以及用来存储该地理数据库的 DBMS 的不同，系统表集可能会有所不同。企业级地理数据库的系统表集与文件地理数据库不同，而文件地理数据库的系统表集又与个人地理数据库略有不同。对于企业级地理数据库，针对特定 DBMS 对地理数据库的不同系统表进行了定义。由于用户不需要与文件和个人地理数据库中存储的不同表进行交互，因此未作详细介绍。