Desperformances élevées et la flexibilité offerte par la modularité des Key Value Stores comptent parmi ses avantages. Ces deux qualités résultent de la simplicité de la structure du modèle. Comme la base de données clé-valeur n'exige ni n'impose aucun schéma homogène, il est possible de procéder à des modifications de la base de données lors de l'exploitation. Un nouveau champ peut être inséré tout en procédant simultanément à des actions sur d'autres entrées.
C'est grâce à la vitesse élevée de ce modèle de base de données et à sa liaison simple des clés et des valeurs : si l'on souhaite consulter des informations, il suffit de saisir la valeur directement sur la clé spécifique. Les données sont directement accessibles. Mais c'est à la fois l'un des inconvénients des Key Value Stores, car aucune autre méthode d'accès n'est véritablement prévue. En revanche, les bases de données relationnelles permettent des requêtes complexes. Le contenu de ces bases de données peut être parcouru selon différents éléments. À l'inverse, une Key Value Store prévoit seulement l'accès à l'aide de la clé. Il faut généralement renoncer à d'autres indices et possibilités de recherche.
Les domaines d'application des Key Value Stores découlent à la fois des avantages ainsi que des contraintes des bases de données. Aussi, lorsque des temps d'accès rapides sont souhaités pour des quantités conséquentes de données, on utilise les bases de données clé-valeur. C'est la raison pour laquelle les domaines d'application classiques sont par exemple les paniers dans les boutiques en ligne ou les données de session. Les informations sont ainsi classées de manière claire et doivent être disponibles dans les plus brefs délais. Pour les grands sites Web très connus, ces bases de données doivent constamment produire de nouvelles entrées et supprimer celles devenues obsolètes. Les bases de données clé-valeur conviennent parfaitement à cette utilisation.