此外还有一类数据库，数据逻辑层与关系型数据库相比，在表现形式上相当灵活，主要有四种形式：一是键值模型，这种模型在表现形式上比较单一，但却有很强的扩展性。二是列式模型，这种模型相比于键值模型能够支持较为复杂的数据，但扩展性相对较差。三是文档模型，这种模型对于复杂数据的支持和扩展性都有很大优势。四是图模型，这种模型的使用场景不多，通常是基于图数据结构的数据定制的。之所以需要这样的数据库，是因为有些工作场景对数据库的逻辑结构并不明确，对于数据的扩展速度和扩展量同样也并不明确，要是利用关系型数据库来存储的话，将会随时面临不稳定的行列调整，在一个已经存放有海量数据的关系型数据库中，随时进行的列的增删，将是一场困难甚至无法实现的灾难。
因此非关系型数据库，都是用来对付需要方便扩展，数据量极大，性能要求极高，可用性极高，数据模型灵活的应用场景。
因为这类数据库存储数据的方式比较离散，因此被称作非关系型数据库。它们基本都是为了解决海量数据，高增长数据的实际运用问题而生的，因此又被周至称为“工科狗数据库”。
非关系数据库中有一类较为特殊的数据块，其数据逻辑层是基于图论为数据基础的数据管理系统。
图是一组点和边的集合，“点”表示实体，“边”表示实体间的关系。在图数据库中，数据间的关系和数据本身同样重要，它们被作为数据的一部分存储起来。
这样的架构使图数据库能够快速响应复杂关联查询，因为实体间的关系已经提前存储到了数据库中。
图数据库可以直观地可视化关系，是存储、查询、分析高度互联数据的最优办法。