El servicio de directorio X.500 es un servicio de directorio global. Sus componentes cooperan para manejar información sobre objetos como países, organizaciones, personas, máquinas, etc en un ámbito mundial. Proporciona la capacidad de buscar información por el nombre (un servicio de páginas blancas) y navegar y buscar información (un servicio de páginas amarillas).

La información está contenida en un "directory information base" (DIB). Las entradas en el DIB se ordenan en una estructura de árbol llamada "directory information tree" (DIT). Cada entrada es un objeto nombrado y consiste en un conjunto de atributos. Cada atributo tiene un tipo de atributo definido y uno o más valores. El esquema de directorio define la obligatoriedad u opcionalidad de los atributos para cada clase de objeto (llamando "clase objeto"). Cada objeto nombrado podría tener una o más clases objeto asociadas con él.

El espacio de nombres X.500 es del tipo árbol. Una entrada es identificada de forma no ambigua mediante un nombre distinguido (DN). Un nombres distinguido es la concatenación de los atributos seleccionados desde cada entrada, llamada nombre relativo distinguido (RDN), en el árbol un path desde la raíz hasta la entrada nombrada.

Lo usuarios del directorio X.500 podrían (sujetos al control de acceso) interrogar y modificar las entradas y los atributos del DIB.

Aunque los conceptos de nombres distinguidos y nombres distinguidos relativos son el corazón del modelo X.500, el propio estándar x.500 no define representaciones string para los nombres. Lo que se comunica entre los componentes X.500 es la forma estructural de los nombres. El razonamiento que hay detrás de esto es que el estándar es suficiente para permitir que interoperen implementaciones diferentes. Los nombres strings nunca se comunican entre diferentes implementaciones. En su lugar, sólo son necesarios para interacción con los usuarios finales. Para este propósito, el estándar permite cualquier representación, no necesariamente sólo representaciones string.

Los sistemas que están basados en X.500, como el LDAP, el directorio DCE, NDS de Novell, y el Directorio Activo de Microsoft, definen sus propias representaciones. Por ejemplo, en LDAP, una RDN de DN se ordenan de derecha a izquierda, separados por comas. Aquí tenemos un ejemplo de un nombre que empieza con "c=us" al incio de la rama hasta "cn=Rosanna Lee" en la hoja.

Aquí hay un ejemplo del mismo nombre usando la representación string del directorio DCE y del Directorio Activo de Microsoft.

La convención para estos sistemas es que las RDNs se ordenan de izquierda a derecha separadas por barras inclinadas ("/").

El estándar X.500 define un protocolo (entre otros) para que una aplicación cliente acceda al directorio X.500. Llamado "Directory Access Protocol (DAP)", está en la capa superior de la pila del protocolo "Open Systems Interconnection" (OSI).

El propio estándar X.500 no define un API para acceder al directorio. De nuevo, el estandar X.500 está principalmente preocupado con la interoperatividad entre los clientes y los servidores del directorio y entre los diferentes servidores de directorio.

Un API estándard que se ha definido para el X.500 es la Especificación API X/Open para Servicios de Directorio (XDS), un API basado en lenguaje C que los programas clientes usan para acceder a directorios X.500.