Neben diesen, auch als verlustfrei bezeichneten, Kompressionsverfahren gibt es weitere, die die Ursprungsdaten nach Kompression und Dekompression nicht vollständig wiederherstellen können. Diese sind für die Archivierung von Programmen und Textdateien unbrauchbar, können aber für Musik, Bilder und Video verwendet werden. Sie basieren darauf, dass das menschliche Sehsystem sehr feine Nuancen in einem bunten Bild nicht unterscheiden kann und das Gehör sehr leise Frequenzanteile, die direkt vor oder nach sehr lauten anderen auftreten, nicht hört (aus den gleichen Gründen kann man auf einer lauten Strasse Geflüster nicht verstehen). Darauf aufbauend werden sog. psychoakustische Modelle aufgestellt, die eine Unterscheidung von relevanten und unwichtigen Daten erlauben. Zusätzlich werden noch Mechanismen, wie sie für verlustfreie Datenkompression beschrieben wurden, verwendet. Dadurch können verlustbehaftete Komprimierungsverfahren Daten deutlich stärker komprimieren als verlustfreie (typischerweise 1:10 gegenüber 1:2 bei verlustfreien). Aus dieser Kategorie stammen Verfahren wie mp3, die MPEG-Codierung für Video sowie die JPEG-Codierung für Photos. Auch GSM-Handys verwenden ein Verfahren aus dieser Gruppe für die Übertragung der Telefonate. Bei diesen Verfahren kann die Kopressionsrate meist verändert werden - zunächst werden nur Daten weggelassen, die die subjektiv wahrgenommene Qualität nicht beeinflussen, bei stärkerer Kompression zunehmend auch wahrnehmbare Anteile, wodurch die Qualität der komprimierten Daten sinkt.