Dữ liệu lớn thường bao gồm tập hợp dữ liệu với kích thước vượt xa khả năng của các công cụ phần mềm thông thường để thu thập, hiển thị, quản lý và xử lý dữ liệu trong một thời gian có thể chấp nhận được. Kích thước dữ liệu lớn là một mục tiêu liên tục thay đổi. Như năm 2012 thì phạm vi một vài tá terabytes tới nhiều petabytes dữ liệu. Dữ liệu lớn yêu cầu một tập các kỹ thuật và công nghệ được tích hợp theo hình thức mới để khai phá từ tập dữ liệu đa dạng, phức tạp, và có quy mô lớn.

Trong báo cáo nghiên cứu năm 2001 và những diễn giả liên quan, META Group (bây giờ là Gartner) nhà phân tích Doug Laney định nghĩa những thách thức và cơ hội tăng dữ liệu như là 3 chiều, tăng giá trị dữ liệu, tốc độ vào ra của dữ liệu (velocity), và khổ giới hạn của kiểu dữ liệu (variety). Gartner, và nhiều ngành công nghiệp tiếp tục sử dụng mô hình '3Vs' để mô tả dữ liệu lớn. Trong năm 2012, Gartner đã cập nhật định nghĩa như sau: "Dữ liệu lớn là khối lượng lớn, tốc độ cao và/hoặc loại hình thông tin rất đa dạng mà yêu cầu phương thức xử lý mới để cho phép tăng cường ra quyết định, khám phá bên trong và xử lý tối ưu". Định nghĩa '3Vs' của Gartner vẫn được sử dụng rộng rãi, và trong phù hợp với định nghĩa đồng thuận.là: "Dữ liệu lớn tiêu biểu cho tập thông tin mà đặc điểm như khối lượng lớn (Volume), tốc độ cao(Velocity) và đa dạng (Variety) để yêu cầu phương thức phân tích và công nghệ riêng biệt để biến nó thành có giá trị". Thêm nữa, vài tổ chức đã thêm vào tính xác thực(Veracity) để mô tả về nó. 3Vs đã được mở rộng để bổ sung đặc tính của dữ liệu lớn.

• Volume: Khối lượng - dữ liệu lớn không có mẫu; nó chỉ thực hiện và lần theo những gì diễn ra
• Velocity: Tốc độ - dữ liệu lớn thường được xử lý thời gian thực
• Variety: Đa dạng - dữ liệu lớn có thể thu thập từ văn bản, hình ảnh, âm thanh, video, cộng với nó hoàn thành các phần dữ liệu thiếu thông qua tổng hợp dữ liệu
• Machine Learning: Máy học - dữ liệu lớn thường không hỏi tại sao và đơn giản xác định hình mẫu.
• Digital footprint: Dấu chân kỹ thuật số - dữ liệu lớn thường là phụ sinh miễn phí của quá trình tương tác kỹ thuật số.