Theo mô hình cơ sở dữ liệu phân cấp (gọi tắt là mô hình phân cấp), các dữ liệu được chứa trong các bản ghi (records) và được chia làm một số cấp. Mỗi đối tượng, còn gọi là nút (node), ở cấp trên có liên kết với một số đối tượng ở cấp thấp hơn. Thí dụ trường đại học gồm nhiều đơn vị như phòng giáo vụ, trung tâm tin học, khoa xây dựng. Mỗi đơn vị lại gồm một số bộ phận, như khoa gồm một số bộ môn, phòng gồm một số tổ chuyên trách. Mỗi bộ phận lại gồm một số thành viên. Như vậy mô hình này có thể biểu diễn dưới dạng cây như Hình 1.

Hình 1 Mô hình cơ sở dũ liệu phân cấp

Khi ứng dụng trong thực tế, cơ sở dũ liệu được tổ chức thành các tập tin (files), giữa các tập tin có mối liên hệ với nhau. Thí dụ như ta có một tập tin cho phòng giáo vụ, một tập tin cho khoa công nghệ thông tin, một tập tin cho bộ phận chất lượng và kiểm định giáo dục, một tập tin cho bộ môn mạng máy tính, một tập tin cho sinh viên khoa công nghệ thông tin, ...

Mô hình này có ưu thế là có cấu trúc đơn giản, dễ thiết kế và triển khai. Tuy nhiên cấu trúc này lại không mềm dẻo, khi dữ liệu có sự thay đổi nào đó thì việc điều chỉnh lại HQTCSDL tương đối phức tạp và khó khăn. Mặt khác sự dư thừa dữ liệu xẩy ra do trùng chập vẫn xẩy ra nên vẫn đặt ra những vấn đề và phiền toái như khó cập nhật, không nhất quán như ta đã xem xét. Do mô hình này chỉ có những liên kết giữa cấp trên và cấp dưới trực tiếp, không sử dụng những liên kết ngang cấp, những liên kết vượt cấp. nên tương đối khó dùng khi dữ liệu có cấu trúc phức tạp.

Cũng như mô hình phân cấp, dữ liệu trong mô hình cơ sở dữ liệu mạng (gọi tắt là mô hình mạng) cũng được chứa trong các tập tin. Tuy nhiên cấu trúc trong mô hình mạng mềm dẻo hơn, các đối tượng có khả năng liên kết phong phú hơn như liên kết vượt cấp, ngang cấp, giữa cấp trên và cấp dưới không còn ràng buộc chặt chẽ.

Thí dụ một công ty có một số đại lý, mỗi đại lý kinh doanh một số sản phẩm cho công ty. Như vậy sơ đồ mạng của cơ sở công ty có thể được trình bày trên Hình 2.

Hình 2 Mô hình cơ sở dữ liệu mạng

Do mô hình mạng có khả năng tạo liên kết phong phú nên tổ chức dữ liệu linh hoạt hơn, có thể giải quyết được một số khuyết điểm của mô hình phân cấp như sự trùng chập dữ liệu, sụ không nhất quán. Tuy nhiên do số liên kết tăng lên nên cấu trúc phức tạp hơn. Việc thiết kế, lập trình cho các chương trình ứng dụng và triển khai vào thực tế khó khăn hơn.