La estructura vectorial define objetos geométricos (puntos, líneas y polígonos) mediante la codificación explícita de sus coordenadas, en otras palabras el modelo vectorial representa los elementos espaciales mediante la codificación explícita del límite o perímetro que separa el elemento de su entorno. Las líneas que definen esta frontera se representan vectorialmente mediante las coordenadas de los puntos o vértices que delimitan los segmentos rectos que las forman.
Un punto sólo tendría una ubicación X,Y asociada a ella, mientras que una entidad lineal se almacena como una serie de varios pares X, Y, Los Polígonos también se almacenan como una serie de ubicaciones X,Y, pero la primera y última posición es la misma ubicación.
Este formato resulta especialmente adecuado para la representación de objetos geométricos reales (carreteras, ríos, polígonos de usos del suelo).
En el formato vectorial, además de codificar la posición de los objetos, necesitamos establecer las relaciones topológicas entre los mismos, especialmente en lo que se refiere a los mapas de polígonos. El término topología hace referencia, en la jerga de los SIG vectoriales, a una serie de propiedades que permiten que se restablezcan las relaciones entre los diferentes objetos para originar entidades de orden superior.