VSAM文件的结构示意图如页面右侧所示。它由索引集、顺序集和数据集三部分组成。其中数据集即为主文件，而顺序集和索引集构成主文件的"索引"，是一棵B+树。其中顺序集中的每个结点即为B+树的叶子结点，包含主文件的全部索引项，索引集中的结点即为B+树的非叶结点，可看成是文件索引的高层索引。
数据集由若干控制区间组成，每个控制区间内含一个或多个记录，当含多个记录时，同一控制区间内的记录按关键码自小至大有序排列，且文件中第一个控制区间中记录的关键码值最小。在VSAM文件中，控制区间是用户进行一次存取的逻辑单位，可看成是一个"逻辑磁道"（其实际大小和物理磁道无关），由若干控制区间和它们的索引项构成一个控制区域，可看成是一个"逻辑柱面"。
VSAM文件中没有溢出区，解决插入的办法是在初建文件时留有适当空间，一是每个控制区间内的记录数不足额定数，二是在控制区域内留有若干记录数为零的控制区间。插入记录时，首先由查找结果确定插入的控制区间，当控制区间中的记录数超过文件规定的大小时，要"分裂"控制区间，并修改顺序集中相应的索引项。必要时，还需要"分裂"控制区域，同时分裂顺序集中的结点（即B+ 树的叶子结点）。但通常由于控制区域较大，实际上很少发生分裂。在VSAM文件中删除一个记录时，必须"真实地"实现删除，因此要在控制区间内"移动"记录，一般情况下，不需要修改索引项，仅当控制区间中记录均被删除之后，才需要修改顺序集中相应的索引项。
VSAM文件通常被作为大型索引顺序文件的标准组织方式。其优点是：动态地分配和释放空间，不需要重组文件，并能较快地实现对"后插入"的记录的检索；其缺点是：占有较多的存储空间，一般只能保持约75%的存储空间利用率。
VSAM文件的结构示意图