文档数据库相比关系数据库有几个优势，尤其是在需要灵活性、分层数据处理和水平可扩展性的情况下。这些优势源于数据建模和存储方法的基本差异，使文档数据库更适合某些类型的应用程序。
首先，文档数据库提供模式灵活性，允许开发人员存储数据而无需预定义的结构。在关系数据库中，表需要固定的模式，并且更改列可能非常耗时，尤其是在大型数据集中。文档数据库（如 MongoDB 或 Couchbase）将数据存储为类似 JSON 的文档，从而使字段在记录之间可以变化。例如，电子商务产品目录可能包含具有不同属性的项目（例如，实体商品的重量，数字商品的下载大小）。文档数据库可以容纳这些变化，而无需模式迁移或跨表的复杂连接。这种灵活性加快了开发周期，并简化了对不断变化的数据要求的处理。
其次，文档数据库擅长管理分层或嵌套数据。关系数据库通常需要规范化，将数据拆分为多个表，并使用连接来重建关系。文档数据库将相关数据存储为单个文档中的嵌套对象。例如，包含地址、首选项和订单历史记录的用户配置文件可以表示为一个文档，从而减少了对复杂查询的需求。这种方法提高了分层数据的读取性能，因为检索完整的实体只需要一个数据库操作。虽然关系数据库可以使用 JSON 列处理这种情况，但它们缺乏文档数据库为嵌套结构提供的本机查询功能和索引优化。
最后，文档数据库通常设计为水平可扩展，使其适用于大型应用程序。关系数据库通常是垂直扩展（升级服务器硬件），这具有物理和成本限制。像 MongoDB 这样的文档数据库支持自动分片，将数据分布在多台服务器上，以处理高流量或大型数据集。例如，一个存储数百万用户帖子和不同元数据的社交媒体应用程序可以通过基于用户区域或活动模式分片数据来实现水平扩展。虽然关系数据库可以通过读取副本等技术实现水平扩展，但文档数据库通过内置的分布式架构简化了这一过程，从而降低了开发人员管理增长的运营复杂性。