數據庫設計是建立數據庫及其應用系統的核心和基礎，它要求對於指定的應用環境，構造出較優的數據庫模式，建立起數據庫應用系統，並使系統能有效地存儲數據，滿足用戶的各種應用需求。一般按照規范化的設計方法，常將數據庫設計分為若干階段：
系統規劃階段主要是確定系統的名稱、范圍；確定系統開發的目標功能和性能；確定系統所需的資源；估計系統開發的成本；確定系統實施計劃及進度；分析估算系統可能達到的效益；確定系統設計的原則和技術路線等。對分布式數據庫系統，還應分析用戶環境及網絡條件，以選擇和建立系統的網絡結構。
需求分析階段要在用戶調查的基礎上，通過分析，逐步明確用戶對系統的需求，包括數據需求和圍繞這些數據的業務處理需求。通過對組織、部門、企業等進行詳細調查，在了解現行系統的概況、確定新系統功能的過程中，收集支持系統目標的基礎數據及其處理方法。
概念設計階段要產生反映企業各組織信息需求的數據庫概念結構，即概念模型。概念模型必須具備豐富的語義表達能力、易於交流和理解、易於變動、易於向各種數據模型轉換、易於從概念模型導出與DBMS有關的邏輯模型等特點。
邏輯設計階段除了要把E－R圖的實體和聯系類型，轉換成選定的DBMS支持的數據類型，還要設計子模式並對模式進行評價，最後為了使模式適應信息的不同表示，需要優化模式。
物理設計階段的主要任務是對數據庫中數據在物理設備上的存放結構和存取方法進行設計。數據庫物理結構依賴於給定的計算機系統，而且與具體選用的DBMS密切相關。物理設計常常包括某些操作約束，如響應時間與存儲要求等。
系統實施階段主要分為建立實際的數據庫結構；裝入試驗數據對應用程序進行測試；裝入實際數據建立實際數據庫三個步驟。
另外，在數據庫的設計過程中還包括一些其他設計，如數據庫的安全性、完整性、一致性和可恢復性等方面的設計,不過，這些設計總是以犧牲效率為代價的,設計人員的任務就是要在效率和盡可能多的功能之間進行合理的權衡。
