Este diseño consiste en identificar las relaciones que hay entre las entidades que se representaron en el modelo conceptual, esto constituiría en un modelo relacional, a este modelo relacional se lo valida con la normalización y se verifica si cumple todas las transacciones que desea el usuario, además se requiere verificar las restricciones de integridad por ejemplo: que los datos siempre son requeridos, cual es el domino de los atributos de las entidades que se han definido, la multiplicidad, una clave principal nunca puede ser nula y una clave externa debe hacer referencia a una padre existente.
El diseño de base de datos se descompone en diseño conceptual, diseño lógico y diseño físico.
El diseño de una base de datos es un proceso complejo que abarca varias decisiones a muy distintos niveles. La complejidad se controla mejor si se descompone el problema en su problemas y se resuelve cada uno de éstos independientemente, usando métodos y técnicas específicas. El diseño de bases de datos se descompone en diseño conceptual, diseño lógico y diseño físico. El diseño de bases de datos, tal como se expone, representa un enfoque orientado a los datos para el desarrollo de los sistemas de información: la atención completa del proceso de diseño se centra en los datos y sus propiedades. Con un enfoque orientado a los datos, primero se diseña la base de datos, luego las aplicaciones que la usan. Este método se desarrolló en la década de 1970, con el establecimiento de la tecnología de bases de datos
Diseño conceptual: El diseño conceptual parte de la especificación de requerimientos y su resultado es el esquema conceptual de la bases de datos. Un esquema conceptual es una descripción de alto nivel de la estructura de la base de datos, independiente del software de DBMS que se use para manipularla. Un modelo conceptual es un lenguaje que se usa para describir esquemas conceptuales. El propósito del diseño conceptual es describir el contenido de información de la base de datos, más que las estructuras de almacenamiento que se necesitarán para manejar esta información. En realidad, el diseño conceptual debe hacerse aun cuando la implantación final no se use un DBMS, sino archivos convencionales y lenguajes de programación.
Diseño lógico: El diseño lógico parte del esquema conceptual y da como resultado un esquema lógico. Un esquema lógico es una descripción de la estructura de la base de datos que puede procesar el software de DBMS. Un modelo lógico es un lenguaje usado para especificar esquemas lógicos; los modelos lógicos más usados pertenecen a tres clases: relacional, de redes y jerárquico. El diseño lógico depende de la clase de modelo de datos usado por el DBMS, no del DBMS utilizado (en otras palabras, el diseño lógico se efectúa de la misma forma para todos los DBMS relacionales porque todos utilizan el modelo relacional).
Diseño físico: El diseño físico parte del esquema lógico y da como resultado un esquema físico. Un esquema físico es una descripción de la implantación de una base de datos en la memoria secundaria; describe las estructuras de almacenamiento y los métodos usados para tener un acceso efectivo a los datos. Por esta razón, el diseño físico de adapta a un sistema DBMS específico. Hay una retroalimentación entre el diseño físico y el lógico, porque las decisiones tomadas durante el diseño físico para mejorar el rendimiento pueden afectar la estructura del esquema lógico. Una vez completo el diseño físico de una base de datos, los esquemas lógico y físico se expresan haciendo uso del lenguaje de definición de datos del DBMS objetivo; la base de datos se crea y se carga, y puede ser probada. Más que eso, las aplicaciones que usan las bases de datos pueden especificarse, implantarse y probarse completamente. De este modo, la base de datos se vuelve paulatinamente operacional.
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