该书回顾了科学研究发展的四个范式，即描述自然现象的实验科学、以牛顿定律和麦克斯韦方程等为代表的理论科学、模拟复杂现象的计算科学和今天的数据密集型科学。作者在介绍科学发展史时用实例说明了数据在科学发现中的位置，在牛顿和麦克斯韦时代，他们所导出的简洁的公式给出的确定性的规律是由大量观察数据所验证的。现在我们面对的是更复杂的自然和社会现象，多维度和多变量导致很大的不确定性，虽然还不能用解析式来说明因果关系，但如果从足够多的数据中发现相关性也能把握事物发展的轨迹，这就是数据密集型科学产生的背景。互联网的宽带化和移动互联网及物联网的技术与应用源源不断产生数据，摩尔定律所支撑的计算能力几乎是以十年千倍的速度提升，云计算的集约化运用模式降低了信息化的成本。
