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  資料壓縮能夠實現是因為多數現實世界的資料都有統計冗餘。例如,字母「e」在英語中比字母「z」更加常用,字母「q」後面是「z」的可能性非常小。非破壞性資料壓縮通常利用了統計冗餘,這樣就能更加簡練地、但仍然是完整地表示傳送方的資料。  非破壞性資料壓縮的壓縮率不足以處理龐大體積的音視訊資料,但如果允許一定程度的保真度損失,那麼還可以實現進一步的壓縮。例如,人們看圖畫或者電視畫面的時候可能並不會注意到一些細節並不完善。同樣,兩個音訊錄音取樣序列可能聽起來一樣,但實際上並不完全一樣。破壞性資料壓縮在可以接受或無法察覺的情況下使用較少的位數表示影象、視訊或者音訊。  然而,經常有一些檔案不能被破壞性資料壓縮壓縮,實際上對於不含可以辨別樣式的資料任何壓縮演算法都不能壓縮。另外,試圖壓縮已經經過壓縮的資料通常得到的結果實際上是增加資料。  實際上,破壞性資料壓縮也會最終達到不能工作的地步。例如一個極端的例子:壓縮演算法每次去掉檔案最後一個位元組,那麼經過這個演算法不斷的壓縮直至檔案變空,壓縮演算法將不能繼續工作。  由於可以幫助減少如硬碟空間與連線頻寬這樣的昂貴資源的消耗,所以壓縮非常重要,然而壓縮需要消耗資訊處理資源,這也可能是費用昂貴的。所以資料壓縮機制的設計需要在壓縮能力、失真度、所需計算資源以及其它需要考慮的不同因素之間進行折衷。  對於任何形式的通訊來說,只有當資訊的傳送方和接受方都能夠理解編碼機制的時候壓縮資料通訊才能夠工作。例如,只有當接受方知道這篇文章需要用漢語字元解釋的時候這篇文章才有意義。同樣,只有當接受方知道編碼方法的時候他才能夠理解壓縮資料。

  一種非常簡單的壓縮方法是行程長度編碼,這種方法使用資料及資料長度這樣簡單的編碼代替同樣的連續資料,這是無損資料壓縮的一個例項。這種方法經常用於辦公計算機以更好地利用磁碟空間、或者更好地利用計算機網路中的頻寬。對於電子表格、文字、可執行檔案等這樣的符號資料來說,無損是一個非常關鍵的要求,因為除了一些有限的情況,大多數情況下即使是一個資料位的變化都是無法接受的。  對於視訊和音訊資料,只要不損失資料的重要部分一定程度的質量下降是可以接受的。通過利用人類感知系統的侷限,能夠大幅度的節約儲存空間並且得到的結果質量與原始資料質量相比並沒有明顯的差別。這些有損資料壓縮方法通常需要在壓縮速度、壓縮資料大小以及質量損失這三者之間進行折衷。  有損影象壓縮用於數碼相機中,大幅度地提高了儲存能力,同時影象質量幾乎沒有降低。用於DVD的有損MPEG-2編解碼視訊壓縮也實現了類似的功能。  在有損音訊壓縮中,心理聲學的方法用來去除訊號中聽不見或者很難聽見的成分。人類語音的壓縮經常使用更加專業的技術,因此人們有時也將“語音壓縮”或者“語音編碼”作為一個獨立的研究領域與“音訊壓縮”區分開來。不同的音訊和語音壓縮標準都屬於音訊編解碼範疇。例如語音壓縮用於因特網電話,而音訊壓縮被用於CD翻錄並且使用MP3播放器解碼。

  壓縮的理論(它與演算法資訊理論密切相關)以及率失真理論,這個領域的研究工作主要是由美國學者克勞德·夏農(Claude Elwood Shannon)奠定的,他在二十世紀四十年代末期及五十年代早期發表了這方面的基礎性的論文。Doyle和Carlson在2000年寫到資料壓縮“是所有的工程領域最簡單、最優美的設計理論之一”。密碼學與編碼理論也是密切相關的學科,資料壓縮的思想與統計推斷也有很深的淵源。  許多無損資料壓縮系統都可以看作是四步模型,有損資料壓縮系統通常包含更多的步驟,例如它包括預測、頻率變換以及量化。  Lempel-Ziv(LZ)壓縮方法是最流行的無損儲存演算法之一。DEFLATE是LZ的一個變體,它針對解壓速度與壓縮率進行了優化,雖然它的壓縮速度可能非常緩慢,PKZIP、gzip以及PNG都在使用DEFLATE。LZW(Lempel-Ziv-Welch)是Unisys的專利,直到2003年6月專利到期限,這種方法用於GIF影象。另外值得一提的是LZR (LZ-Renau) 方法,它是Zip方法的基礎。LZ方法使用基於表格的壓縮模型,其中表格中的條目用重複的資料串替換。對於大多數的LZ方法來說,這個表格是從最初的輸入資料動態生成的。這個表格經常採用霍夫曼編碼維護(例如SHRI、LZX)。 目前一個效能良好基於LZ的編碼機制是LZX,它用於微軟公司的CAB格式。  最好的壓縮工具將概率模型預測結果用於算術編碼。算術編碼由芬蘭資訊理論學家Jorma Rissanen發明,並且由Witten、Neal以及Cleary將它轉變成一個實用的方法。這種方法能夠實現比眾人皆知的哈夫曼演算法更好的壓縮,並且它本身非常適合於自適應資料壓縮,自適應資料壓縮的預測與上下文密切相關。算術編碼已經用於二值影象壓縮標準JBIG、文件壓縮標準DejaVu。文字輸入系統Dasher是一個逆算術編碼器。
在電腦科學和資訊理論中,資料壓縮或者源編碼是按照特定的編碼機制用比未經編碼少的資料位元(或者其它資訊相關的單位)表示資訊的過程。例如,如果我們將「compression」編碼為「comp」那麼這篇文章可以用較少的資料位表示。常見的例子是ZIP檔案格式,此格式不僅僅提供壓縮功能,還可作為歸檔工具(Archiver),能夠將許多檔案儲存到同一個檔案中。