A análise de dados constitui uma etapa conceitual e puramente teórica que antecede a ciência de dados, prescindindo do uso de ferramentas computacionais ou de técnicas de matemática aplicada para sua execução.

A inteligência artificial e o aprendizado de máquina são áreas adjacentes, porém independentes da ciência de dados, não havendo intersecção metodológica entre a modelagem de algoritmos preditivos e o processo de extração de conhecimento.

O objetivo final da ciência de dados restringe-se à validação técnica de fluxos de dados (pipelines), sendo a compreensão do problema de negócio e o mapeamento de valor etapas exclusivas da engenharia de dados e do Big Data. 

A ciência de dados caracteriza-se primordialmente pelo estudo e pela implementação de infraestruturas físicas para transmissão de dados, ao passo que o Big Data tem foco estrito na modelagem algorítmica e inferência estatística.

O Big Data provê o ecossistema tecnológico e as ferramentas para lidar com a coleta, o armazenamento e o processamento distribuído de dados em larga escala (volume, velocidade e variedade), enquanto a ciência de dados utiliza esse suporte para aplicar métodos científicos e matemáticos que permitam a extração de conhecimento e de padrões úteis à tomada de decisão.