Una base de datos optimizada para el almacenamiento y la consulta de datos relacionados con objetos en un espacio, que incluye líneas, puntos y polígonos, se denomina base de datos espacial. Varios campos de estudio tienen múltiples aplicaciones para administrar datos geométricos, datos geográficos y datos espaciales. En estas bases de datos, un «espacio» puede ser geográfico como un mapa de la superficie de la tierra, geométrico como un diseño de un diseño de integración a gran escala (VLSI) o espacial como una representación tridimensional de cadenas de moléculas de proteínas. La base de datos espacial es similar a una base de datos estándar con capacidades adicionales para el manejo de datos espaciales. Por ejemplo, los tipos de datos espaciales (SDT) se ofrecen en el lenguaje de consulta y el modelo de datos de una base de datos espacial.
Cuando se utiliza una base de datos espacial para el mapeo geográfico, sus SDT indican la estructura en un espacio, como puntos, líneas y regiones, y relaciones entre estructuras, como líneas que se cruzan entre sí. Un usuario puede ver estas entidades representadas por carreteras, tuberías o bosques en un mapa, pero en una vista de programación están representadas por líneas, polígonos o puntos. Estos tipos de bases de datos se denominan bases de datos espaciales basadas en objetos. Además, las relaciones topológicas, como la superposición o separación de líneas, y las relaciones direccionales, como las direcciones cardinales de la brújula, se representan y programan en una base de datos espacial geográfica. Las relaciones métricas, que indican la distancia de los objetos, también se representan en estas bases de datos.
Las bases de datos espaciales se utilizan para datos empresariales, gubernamentales, de marketing y comerciales. Una empresa puede mapear las concentraciones de dónde se encuentra un cierto tipo de cliente para planificar el mejor lugar para construir otro edificio, o un político puede encuestar a un grupo demográfico de votantes para planificar una ruta de campaña. También se pueden utilizar para la planificación de ciudades y regiones o las jurisdicciones policiales para el análisis de patrones delictivos. Los SDT pueden ser información simple, pero también pueden volverse muy complejos si lo que el usuario necesita saber es muy específico. Estas complejas relaciones de objetos en el espacio son las que hacen que las bases de datos espaciales sean beneficiosas porque pueden usar y clasificar cantidades masivas de información.
A menudo, los objetos específicos de una determinada base de datos espacial tienen varias variables asociadas. En este caso, una base de datos espacial puede utilizar un lenguaje de consulta estructurado (SQL) para proporcionar funciones de índice especiales para manipular y consultar datos. Si bien podría usarse únicamente para almacenamiento, la base de datos se puede usar para mucho más, incluido el análisis de datos. Los objetos de la base de datos pueden contener una cantidad infinita de variables, y las herramientas especiales de la base de datos espacial permiten clasificar las distintas piezas de información.