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Otra de las características importantes que hay que tener en cuenta en este modelo es la cardinalidad de cada extremo en una relación. La cardinalidad expresa cuántas del conjunto de entidades de un extremo de la relación están relacionadas con cuántas entidades del conjunto del otro extremo. Pueden ser ``uno a uno'', ``uno a varios'' o ``varios a varios''. Por ejemplo, un artículo puede ser escrito por un solo autor o por varios, pero nunca por ninguno; un autor puede pertenecer a exactamente una institución (no para cero o varias); un artículo puede tener cero, uno o varios experimentos. Finalmente, un autor puede escribir muchos artículos, o ninguno. Observe que las cardinalidades en algunos casos dependen de restricciones arbitrarias: se podría decidir aceptar sólo aquellos autores que han escrito al menos un artículo (y con esto cambiaría la última regla mencionada); hemos decidido considerar sólo la institución primaria para la cual un determinado autor trabaja (y esto ha determinado nuestra segunda regla).
Hay varias maneras de mostrar las cardinalidades en el diagrama. Una de ellas es poner etiquetas en las líneas que unen las relaciones con las entidades. La etiqueta consiste de un mínimo y un máximo, cada uno de los cuales contiene un cero, un uno o una letra n (``varios''). Si la cardinalidad es exactamente uno, se pone sólo el uno. En el caso de una relación varios a varios, lo usual es poner una m en un extremo y una n en el otro.