Računalna znanost je široko područje koje se prvenstveno bavi pohranom, prijenosom i manipulacijom informacijama. Postoji nekoliko temelja na kojima je izgrađeno područje računalne znanosti. Ti temelji računalne znanosti uključuju algoritme, metodologiju i jezike programiranja, računanje i analizu podataka i simbola, te računalne elemente i hardver.
Algoritmi su iznimno značajni među temeljima računalne znanosti. Većina drugih aspekata računalne znanosti na neki se način oslanja na algoritme. Algoritmi su konačni skupovi instrukcija koji se koriste za upravljanje manipulacijom podacima. Oni su izričito navedeni, korak po korak postupci za rukovanje i obradu podataka. Algoritmi su općenito napisani u obliku uputa ili dijagrama toka umjesto u obliku programiranog računalnog koda.
U svojoj srži, strojevi razumiju samo jezike strojeva; kao takvi, metodologija programiranja i programski jezici važni su temelji računalne znanosti. Računalni programeri općenito pretvaraju algoritme – eksplicitne upute korak po korak – u jezike koje računalo može razumjeti. Programski jezici su umjetni jezici koje računala mogu interpretirati za izvođenje različitih računanja. Skup instrukcija izraženih u programskom jeziku poznat je kao program. C++, Python i Visual Basic su uobičajeni programski jezici.
Važno je da računalni znanstvenici budu sposobni primijeniti svoje vještine rukovanja podacima na zadatke u stvarnom svijetu. Računanje i analiza podataka i simbola teme su koje su bitne praktične osnove računalne znanosti. Često to uključuje analizu, razvrstavanje i izvlačenje zaključaka iz golemih količina informacija. To je posebno vidljivo u područjima kao što su računalna fizika i bioinformatika, u kojima se fizičke i biološke pojave promatraju i analiziraju nakon brojnih preciznih mjerenja.
Za svu ovu manipulaciju, prijenos i pohranu podataka potrebna su sredstva i mjesto za postojanje i rad. To mjesto je u hardveru. Korištenje hardvera jedan je od temelja računalne znanosti jer pruža okvir za rad svih drugih aspekata računalne znanosti. Program ne bi mogao raditi bez tvrdog diska za pohranu i procesora za pokretanje složenih algoritama koje sadrži. Bez fizičkog uređaja za rad, informatika bi bila čisto teorijsko područje.
Iako su ovi temelji računalne znanosti samo neke od bezbroj tema obuhvaćenih širokim područjem, oni su oni od kojih počinje većina ostalih tema u tom području. Oni su uistinu temelji na kojima je izgrađeno cijelo polje. Bez osnovnog razumijevanja ovih principa, nečija sposobnost potpunog korištenja računala za obradu i manipulaciju bit će nepotpuna.