डेटा वेयरहाउस में आमतौर पर तीन-स्तरीय (टियर) आर्किटेक्चर होता है जिसमें शामिल हैं:
बॉटम टियर (Bottom Tier): एक वेयरहाउस डेटाबेस सर्वर जो लगभग हमेशा एक रिलेशनल डेटाबेस सिस्टम होता है। बैक-एंड टूल्स और उपयोगिताओं का उपयोग ऑपरेशनल डेटाबेस या अन्य बाहरी स्रोतों (बाहरी सलाहकारों द्वारा समर्थित उपयोगकर्ता प्रोफाइल डेटा सहित) से बॉटम टियर में रिकॉर्ड फीड करने के लिए किया जाता है।
ये टूल्स और उपयोगिताएं डेटा निष्कर्षण, सफाई, और ट्रांसफॉर्मेशन (उदाहरण के लिए, कई स्रोतों से समान डेटा को एकीकृत प्रारूप में मर्ज करने के लिए), और डेटा वेयरहाउस को अपडेट करने के लिए लोड और रिफ्रेश फंक्शन लागू करते हैं। डेटा को एप्लिकेशन प्रोग्राम इंटरफेस का उपयोग करके निकाला जाता है जिन्हें गेटवे कहा जाता है।
एक गेटवे अंतर्निहित DBMS द्वारा समर्थित होता है और क्लाइंट प्रोग्राम को सर्वर पर निष्पादित होने के लिए SQL कोड जनरेट करने की अनुमति देता है। गेटवे के उदाहरणों में ODBC (ओपन डेटाबेस कनेक्शन), Microsoft द्वारा OLEDB (ओपन-लिंकिंग एंड एंबेडिंग फॉर डेटाबेस), और JDBC (जावा डेटाबेस कनेक्टिविटी) शामिल हैं। इस टियर में एक मेटाडेटा रिपॉजिटरी भी शामिल है, जो डेटा वेयरहाउस और इसकी सामग्री के बारे में डेटा संग्रहीत करता है।
मिडल टियर (Middle Tier): एक OLAP सर्वर जिसे आमतौर पर या तो रिलेशनल OLAP (ROLAP) मॉडल का उपयोग करके कार्यान्वित किया जाता है, यानी एक विस्तारित रिलेशनल DBMS जो बहुआयामी डेटा पर ऑपरेशन को मानक रिलेशनल ऑपरेशन पर मैप करता है, या एक बहुआयामी OLAP (MOLAP) मॉडल, यानी एक विशेष-उद्देश्य सर्वर जो सीधे बहुआयामी डेटा और ऑपरेशन करता है।
टॉप टियर (Top Tier): एक फ्रंट-एंड क्लाइंट लेयर। इसमें क्वेरी और रिपोर्टिंग टूल्स, विश्लेषण टूल्स, और/या डेटा माइनिंग टूल्स (जैसे ट्रेंड विश्लेषण, भविष्यवाणी, आदि) शामिल हैं।
आर्किटेक्चर के दृष्टिकोण से, तीन डेटा वेयरहाउस मॉडल हैं जैसे एंटरप्राइज वेयरहाउस, डेटा मार्ट, और वर्चुअल वेयरहाउस।
एंटरप्राइज वेयरहाउस (Enterprise Warehouse)
एक एंटरप्राइज वेयरहाउस पूरे संगठन में फैले विषयों के बारे में सभी डेटा एकत्र करता है। यह कॉर्पोरेट-वाइड डेटा इंटीग्रेशन का समर्थन करता है, आमतौर पर एक या अधिक ऑपरेशनल सिस्टम या बाहरी डेटा प्रदाताओं से, और दायरे में क्रॉस-फंक्शनल है। इसमें आमतौर पर विस्तृत डेटा और सारांशित डेटा शामिल होता है और आकार में कुछ गीगाबाइट से लेकर हजारों गीगाबाइट, टेराबाइट आदि तक हो सकता है।
डेटा मार्ट (Datamart)
एक डेटा मार्ट में कॉर्पोरेट-वाइड डेटा का एक उपसमुच्चय होता है जो उपयोगकर्ताओं के एक विशिष्ट समूह के लिए मूल्यवान होता है। दायरा निश्चित रूप से चयनित विषयों तक सीमित होता है। उदाहरण के लिए, एक मार्केटिंग डेटा मार्ट अपने विषयों को उपयोगकर्ता, आइटम, और बिक्री तक सीमित कर सकता है। डेटा मार्ट्स में शामिल डेटा सारांशित होता है।
वर्चुअल वेयरहाउस (Virtual Warehouse)
एक वर्चुअल वेयरहाउस ऑपरेशनल डेटाबेस पर व्यू का संग्रह है। कुशल क्वेरी प्रोसेसिंग के लिए, केवल कुछ संभावित सारांश व्यू को भौतिक बनाया जा सकता है। एक वर्चुअल वेयरहाउस बनाना आसान है लेकिन ऑपरेशनल डेटाबेस सर्वरों पर अतिरिक्त क्षमता की आवश्यकता होती है।