W najszerszej definicji wszystkie bazy danych są takie same pod tym względem, że przechowują dane, a dane można manipulować lub wywoływać. Jednocześnie istnieje definiujący aspekt każdej bazy danych, zwany modelem bazy danych. Model bazy danych to struktura danych, a model określa sposób interakcji danych i sposób ich wyświetlania. Istnieje pięć głównych modeli baz danych, chociaż niektórzy projektanci baz danych tworzą hybrydy modeli w celu dostosowania do potrzeb jednostki, która wymaga bazy danych. Te pięć modeli to model płaski, model hierarchiczny, model sieciowy, model relacyjny i model obiektowy.
Płaski model bazy danych jest najprostszą ze wszystkich baz danych. Jest używany, gdy wszystkie wartości w bazie danych są podobne i istnieje tylko niewielka ilość informacji, które należy przechowywać. Ten schemat przedstawia wszystkie dane w tabeli lub arkuszu kalkulacyjnym, przy czym każdy wiersz jest innym rekordem. Zwykle, aby zapewnić bezpieczeństwo bazy danych, każdy wiersz będzie miał inne hasło.
Na początku rozwoju baz danych hierarchiczny model bazy danych był jednym z najpopularniejszych i nadal jest powszechnie używany w 2011 roku. W tej bazie danych każdy rekord ma hierarchię, od szerokich do konkretnych. Ta baza danych jest zbudowana z relacji rodzic-dziecko, co oznacza, że szeroki rekord — lub rodzic — otworzy się, aby ujawnić konkretne — potomne — rekordy. Model sieciowej bazy danych jest prawie taki sam jak model hierarchiczny, z wyjątkiem tego, że kilku rodziców może połączyć się z tym samym dzieckiem, co pozwala temu modelowi na bardziej złożone interakcje.
Obiektowy model bazy danych zajmuje się tworzeniem tabel w tabelach, aby zapobiec narzutom na bazę danych. Na przykład w większości innych modeli baz danych każdy rekord będzie musiał być oddzielnie zakodowany w bazie danych. W modelu obiektowym można utworzyć główną tabelę, a każdy rekord w tej tabeli może zawierać inne podobne rekordy. Dzięki temu te podobne rekordy mogą być oddzielnie hermetyzowane, co ułatwia utrzymanie organizacji.
Od momentu powstania w latach 1970. model relacyjnej bazy danych jest najpopularniejszym modelem ze względu na jego zdolność do grupowania danych w sposób łatwy do zrozumienia i łatwy do wywołania. Jak sama nazwa wskazuje, model ten zajmuje się głównie relacjami między zestawami danych i znajduje podobieństwa między rekordami, aby ułatwić administratorom wywoływanie podobnych danych. Te bazy danych używają jednocześnie kilku różnych tabel, a każdy rekord może mieć klucz, który go oddziela i pozwala na tworzenie bardziej złożonych relacji.