Data mining merupakan proses pencarian pengetahuan yang menarik dari data berukuran besar yang disimpan dalam basis data, data warehouse atau tempat penyimpanan informasi lainnya. Dengan demikian arsitektur sistem data mining memiliki komponen-komponen utama yaitu:
- Basis data, data warehouse atau tempat penyimpanan informasi lainnya.
- Basis data dan data warehouse server. Komponen ini bertanggung jawab dalam pengambilan relevant data, berdasarkan permintaan pengguna.
- Basis pengetahuan. Komponen ini merupakan domain knowledge yang digunakan untuk memandu pencarian atau mengevaluasi pola-pola yang dihasilkan. Pengetahuan tersebut meliputi hirarki konsep yang digunakan untuk mengorganisasikan atribut atau nilai atribut ke dalam level abstraksi yang berbeda. Pengetahuan tersebut juga dapat berupa kepercayaan pengguna (user belief), yang dapat digunakan untuk menentukan kemenarikan pola yang diperoleh. Contoh lain dari domain knowledge adalah threshold dan metadata yang menjelaskan data dari berbagai sumber yang heterogen.
- Data mining engine. Bagian ini merupakan komponen penting dalam arsitektur sistem data mining. Komponen ini terdiri modul-modul fungsional data mining seperti karakterisasi, asosiasi, klasifikasi, dan analisis cluster.
- Modul evaluasi pola. Komponen ini menggunakan ukuran-ukuran kemenarikan dan berinteraksi dengan modul data mining dalam pencarian pola-pola menarik. Modul evaluasi pola dapat menggunakan threshold kemenaikan untuk mem-filter pola-pola yang diperoleh.

- Antarmuka pengguna grafis. Modul ini berkomunikasi dengan pengguna dan sistem data mining. Melalui modul ini, pengguna berinteraksi dengan sistem mengan menentukan kueri atau task data mining. Antarmuka juga menyediakan informasi untuk memfokuskan pencarian dan melakukan eksplorasi data mining berdasarkan hasil data mining antara. Komponen ini juga memungkinkan pengguna untuk mencari (browse) basis data dan skema data warehouse atau struktur data, evaluasi pola yang diperoleh dan visualisasi pola dalam berbagai bentuk.

Data mining dapat diaplikasikan pada berbagai jenis penyimpanan data seperti basis data relational, data warehouse, transactional database, object-oriented and object-relational databases, spatial databases, time-series data and temporal data, text databases and multimedia databases, heterogeneous and legacy databases dan WWW.
a. Basis data Relasional
Basis data relasional merupakan koleksi dari table. Setiap table berisi atribut (field) dan biasanya menyimpan sejumlah besar tuple (record). Setiap tuple dalam table relasional merepesentasikan sebuah objek yang diidentifikasikan oleh kunci unik dan dideskripsikan oleh sekumpulan nilai atribut. Data relasional dapat diakses oleh kueri basis data yang ditulis dalam bahasa kueri relasional seperti SQL atau dengan bantuan antarmuka pengguna grafis.
b. Data warehouse
Data warehouse merupakan tempat penyimpanan informasi yang dikumpulkan dari berbagai sumber, disimpan dalam skema yang dipersatukan (unified schema) dan biasanya bertempat pada tempat penyimpanan tunggal. Data warehouse dikonstruksi melalui sebuah proses data cleaning, data transformation, data integration, data loading dan periodic data refreshing. Untuk memfasilitasi proses pembuatan keputusan, data dalam data warehouse diorganisasikan ke dalam subjek utama seperti customer, item, supplier atau aktivitas. Data disimpan untuk menyediakan informasi dari perspektif sejarah (seperti 5-10 tahun yang lalu) dan biasanya data tersebut diringkas (summarized). Sebagai contoh, daripada menyimpan data rinci dari transaksi penjualan, data warehouse dapat menyimpan ringkasan dari transaksi per tipe item untuk setiap toko atau diringkas dalam level yang lebih tinggi seperti daerah pemasaran.
Modul Kuliah Data Mining 6
Data warehouse biasanya dimodelkan oleh struktur basis data multidimensional, dimana setiap dimensi berkaitan dengan sebuah atribut atau sekumpulan atribut dalam skema, dan setiap sel menyimpan nilai dari ukuran agregasi seperti count dan sales_amount. Struktur fisik dari data warehouse dapat berupa penyimpanan basis data relasional atau sebuah kubus data multidimensional.
Selain data warehouse, terdapat istilah penyimpanan data yang lain yaitu data mart. Sebuah data warehouse mengumpulkan informasi mengenai subjek-subjek yang menjangkau seluruh organisasi, dengan demikian cakupannya enterprise-wide. Sedangkan data mart merupakan sub bagian dari data warehouse. Fokus data mart adalah pada subjek yang dipilih dan dengan demikian cakupannya adalah department-wide.
c. Basis data Transaksional
Secara umum, basis data transaksional terdiri dari sebuah file dimana setiap record merepresentasikan transaksi. Sebuah transaksi biasanya meliputi bilangan identitas transaksi yang unik (trans_id), dan sebuah daftar dari item yang membuat transaksi (seperti item yang dibeli dalam sebuah took). Basis data transaksi dapat memiliki tabel tambahan, yang mengandung informasi lain berkaitan dengan penjualan seperti tanggal transaksi, customer ID number, ID number dari sales person dan dari kantor cabang (branch) dimana penjualan terjadi.