Dalla versione 8 di ArcInfo è stato introdotto un nuovo modello dati orientato agli oggetti: il Geodatabase.
Questo nuovo modello dati migliora notevolmente la gestione dei dati geografici e semplifica la scrittura di applicativi consentendo all'utente di lavorare con oggetti geografici "intelligenti".

In un Geodatabase possono essere memorizzati i seguenti dati:

• Vettoriali
• Raster
• Indirizzi
• Regole, Relazioni
• Metadata
• Topologia
• Network
• 3D (TIN)
• CAD
• Tabelle

La principale peculiarità di questo modello dati object-oriented è quella di porre l'utente GIS di fronte a concetti più semplici ed intuitivi nell'uso degli ArcGIS. Ciò viene ottenuto fornendo ai dati un comportamento "intelligente", implementando modelli di comportamento, proprietà e risposta a relazioni. Oltre ad oggetti GIS "classici" quali punti, linee e poligoni, l'utente si troverà a lavorare con oggetti che sono dirette modellizzazioni della realtà, quali particelle catastali, edifici, semafori.
Fisicamente il Geodatabase è memorizzato all'interno di un database relazionale. Si può scalare da soluzioni Personal Geodatabase (sfruttando il formato Microsoft Access) a soluzioni Enterprise Geodatabase, mediante l'application server ArcSDE. L'utilizzo di ArcSDE consente l'accesso a database geografici di enormi dimensioni e la gestione della multiutenza anche nella fase di creazione ed aggiornamento (versioning e long transaction).

Con ArcSDE si può inoltre scegliere un DBMS tra i più commerciali (Oracle, SQL Server, Informix o DB2), con la possibilità di replicare le applicazioni senza nessuna modifica sugli altri DBMS supportati.

Le applicazioni di ArcGIS consentono la gestione completa del Geodatabase. Notevoli sono i vantaggi che derivano dall'uso del Geodatabase; tra i più importanti:

• Centralizzazione dei dati - tutti i dati sono memorizzati all'interno di un database centrale.
• Inserimento dati ed editing più potente - il comportamento "intelligente" del dato previene l'inserimento di valori illegali tramite funzioni di validazione.
• Dati "intelligenti" per applicazioni "semplici" - l'utilizzo di dati "intelligenti" consente all'utente GIS una maggior semplicità nell'utilizzo delle applicazioni ed allo sviluppatore GIS meno complicazioni nello sviluppo delle stesse ed una elevata possibilità di riutilizzo del software.
• Feature con associazioni spaziali - mediante l'utilizzo di associazioni topologiche e relazioni semplici e complesse, le feature si rendono conto della presenza di altre feature. Questo permette all'utente di specificare cosa accade ad un oggetto geografico se un altro oggetto ad esso collegato viene spostato, cambiato o cancellato. Si può parimenti accedere agli attributi di feature o tabelle relazionate a partire dalle feature origine. Nella modellizzazione ci si può avvalere di regole topologiche, ad esempio una topologia "archi-nodi" tale che venga aggiunto automaticamente un adattatore (nodo) tra due tubi (archi) di dimensioni diverse.
• Migliorie nella visualizzazione - l'utente può controllare il modo in cui le feature vengono visualizzate, ad esempio è possibile rappresentare un edificio come punto o come poligono a seconda della scala di visualizzazione.
• Geometria tipo CAD - il modello dati Geodatabase permette la definizione della geometria di una feature a partire da segmenti, curve circolari, curve ellittiche e "spline di Bezier".
• Continuità spaziale - il Geodatabase, sfruttando la tecnologia DBMS, può contenere vasti set di dati, evitando che questi debbano essere suddivisi in sottoinsiemi (tiling) a favore della continuità.
• Editing multiutente - il Geodatabase, in versione enterprise, consente l'editing multiutente, la gestione delle long transaction ed il versioning.
• Migliorie nell'accesso al dato - tutta la gestione del dato è affidata al DBMS per cui l'accesso al dato è molto più rapido e sicuro, anche in fase di back-up.
• Modello dati estendibile - con il Geodatabase è possibile estendere il comportamento delle feature class o creare delle feature class personalizzate. È ad esempio possibile fare in modo che un trasformatore o una strada, oltre ai normali comportamenti che ne rendono possibile la visualizzazione, l'interrogazione e l'editing (che vengono ereditati dai comportamenti standard delle feature class di punti e linee), abbiano dei comportamenti specifici. Per esempio, che la visualizzazione del trasformatore elettrico cambi al variare della scala di rappresentazione e che l'editing della strada sia tale da impedire delle curvature eccessive.