관계 데이터 연산은 관계 데이터 모델의 연산이다. 관계 데이터 모델은 수학의 릴레이션(관계)을 이용하여 ERD(개체 관계 다이어그램)의 개체와 관계를 모두 표현할 수 있다는 생각이었다. 따라서 릴레이션은 일종의 집합이며, 집합에 대한 수학 연산을 그대로 이용한다.
따라서 관계 데이터 연산은 정형 관계 데이터 언어를 사용한다. 이는 관계 대수와 관계 해석으로 나뉜다. 관계 대수는 절차언어이며 수행 계획 표현에 적절하다. 방법(how)과 원하는 것(what)을 명세한다. 관계해석은 비절차적 언어로 원하는 것(what)만 명세하고 그 방법(how)은 생략한다.
첫째, 관계 대수는 릴레이션 조작을 위한 연산집합이다. 피연산자, 일반 집합 연산자, 순수관계 연산자로 구성되어 있다. 피연산자는 하나 이상의 릴레이션이다.
일반 집합 연산자는 합집합, 교집합, 차집합, 카티션 프로덕트가 있다. 합집합은 릴레이션들을 합하고, 교집합은 릴레이션들의 공통분모를 추려내며, 차집합은 릴레이션에서 다른 릴레이션을 빼고, 카티션 프로덕트는 릴레이션 둘을 곱한다.
순수 관계 연산자는 셀렉션, 프로젝션, 조인, 디비전이 있다. 릴레이션은 튜플의 집합으로 튜플의 구조를 건드리는 연산이 필요하다. 셀렉션은 원하는 튜플을 골라낸다. 프로젝션은 원하는 애트리뷰트를 골라낸다. 조인은 튜플들을 연결한다. 디비전은 튜플을 나눈다.
둘째, 관계 해석은 도메인 관계해석과 튜플 관계해석으로 나뉜다. 도메인 관계해석은 튜플값 대신 도메인으로 값을 취한다. 표현식은 {P()} 로 쓴다. 튜플 관계해석은 계산방법을 명세하지 않고 답의 집합을 표현한다. 식은 p(T)로 쓴다. 식 p(T)는 T=t일때 참이 되는 모든 튜플 t의 집합이다.