大数据基础理论与算法研究所成立于2019年4月，旨在解决大数据科学发展中的核心基础理论问题，同时也为研究院的全面快速发展提供理论和技术支撑。自成立以来，基础理论研究所已经形成了一支实力强大的科研团队，研究方向覆盖最优化理论及算法、随机优化、稀疏优化、流形优化、机器学习、数据处理和张量模型等多个领域，并将其成功地应用于信号处理、图像处理、自然语言处理、推荐系统、疾病诊断、运营管理、收益管理和市场量化营销等多个实际场景，取得了全新的理论与算法成果。

大数据基础理论研究所目前主要研究内容包括：建立一套能够高效地获得有用数据、进一步保护隐私、并保证数据正确性的大数据收集方法；开发针对非结构化大数据的分析和处理的新理论、新模型、新算法以及软件平台；研究针对工程和科学领域产生的大数据的新型数学优化理论与快速优化算法。