图数据库和文档数据库的主要区别在于它们组织和查询数据的方式，每种类型都针对特定的用例进行了优化。图数据库（如 Neo4j 或 Amazon Neptune）侧重于表示实体之间的关系。它们使用节点（表示实体）、边（表示关系）和属性（属性）来建模相互连接的数据。文档数据库（如 MongoDB 或 Couchbase）以灵活的、无模式的文档（如 JSON）形式存储数据，将相关数据分组为层次结构。关键区别在于它们处理关系的方式：图数据库原生支持遍历连接，而文档数据库优先处理独立记录。
在图数据库中，关系是第一类公民。例如，在社交网络中，用户（节点）可以通过“好友”边连接，查询可以高效地遍历这些链接以查找共同连接或最短路径。这通过无索引邻接实现，其中节点直接引用其连接的边，避免了耗时的连接操作（joins）。然而，文档数据库将数据存储在嵌套文档中，这非常适合用户档案或产品目录等独立记录。例如，电子商务产品文档可能包含嵌套的评论或变体数组。虽然文档数据库可以引用其他文档（例如，通过 ID），但解析关系通常需要应用层逻辑或多次查询，这对于深度连接的数据来说效率低下。
两者之间的选择取决于具体的用例。图数据库擅长需要关系分析的场景，例如欺诈检测、推荐引擎或网络分析。例如，检测可疑的金融交易可能需要追踪资金在账户间的流动。文档数据库更适合内容管理、用户档案，或数据主要呈层次结构并作为一个单元访问的场景。开发人员构建博客平台时，可能会使用文档数据库存储包含内嵌评论和标签的完整博文。虽然两者都能处理一些重叠的任务，但图数据库优先处理关系遍历，而文档数据库优先处理独立数据结构的灵活性和可伸缩性。