Konec 19. stoletja, ko je bili na voljo vedno več statističnih podatkov, so postajale omejitve dveh dimenzij za predstavitev podatkov vse bolj očitne. V tem obdobju so razvili več sistemov za tridimenzionalno predstavitev podatkov. Eden izmed njih je stereogram (tridimenzionalna piramida prebivalstva), ki ga je z dejanskimi podatki iz popisov prebivalstva na Švedskem med letoma 1750 in 1875 izdelal Luigi Perozzo. Stereogram je izdelan v barvah, ki še bolj poudarijo tri dimenzije. Perozzo ga je leta 1880 objavil v delu Annali di Statistica.
V tem obdobju je ustvarjal tudi Etienne-Jules Marey, ki je bil eden izmed začetnikov grafične predstavitve gibanja in dinamičnih pojavov. Razvil in uporabil je številne naprave za snemanje in vizualizacijo gibanja in dinamičnih pojavov, kot so: hoja, tek, skakanje, padanje (ljudi, konjev, mačk); srčni utrip, pulz, dihanje itd. Spodnja slika prikazuje časovno primerjavo poteka dihanja osebe v mirovanju in med obremenitvijo.
K razvoju statistične grafike so prispevali številni dejavniki: industrijska revolucija, ki je ustvarila sodobno poslovanje; vladni statistični uradi za podporo vse bolj ozaveščenega prebivalstva; in vse večje prepoznavanje pomena številčnih podatkov na področjih socialnega načrtovanja, medicine, vojske, industrializacije, trgovine in prometa. Statistična teorija je zagotovila tudi načine razumevanja velikih množic podatkov.
V začetku 20. stoletja so statistike vedno bolj zanimale le čim bolj točne vrednosti, zato so menili, da so grafikoni pretirano nenatančni. Kljub temu so se v tem obdobju vizualizacije podatkov v javnosti pojavljale vedno pogosteje. Različne grafikone so začeli uporabljati v učbenikih, poslovnih aplikacijah, znanstvenih delih in vladnih dokumentih.
V prvi polovici 20. stoletja se je kot znanost razvila tudi psihologija; zlasti razvoj kognitivne psihologije in preučevanje človekovega dojemanja sta omogočila veliko boljše razumevanje, kako možgani dojemajo informacije in prepoznavajo vzorce. Te raziskave so pripomogle k razvoju in izpopolnjevanju znanosti o najboljših načinih vizualizacije podatkov.
V drugi polovici 20. stoletja so računalniki statistikom omogočili zbiranje in shranjevanje podatkov v vedno večjih količinah, pa tudi možnost, da hitro in enostavno vizualizirajo velike količine podatkov. V šestdesetih in sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so raziskovalci razvili znanost o vizualizaciji podatkov na področjih statistike oziroma kartografije. V zgodnjih osemdesetih letih je Edward Tufte napisal delo The Visual Display of Quantitative Information, ki še danes velja za enega temeljev sodobne vizualizacije podatkov in statistične analize.
V zadnjih treh desetletjih se je vizualizacija podatkov razširila na mnoga področija. Orodja za odkrivanje podatkov, aplikacije za ocenjevanje rezultatov, analitični paketi in vrsta drugih programskih orodij omogočajo podjetjem, raziskovalcem in posameznikom raziskovanje podatkov na nove in vse bolj domiselne načine. Čeprav odkrivamo nove načine zbiranja, združevanja, analize in vizualizacije podatkov, hkrati odkrivamo tudi nekatere nove in pomembne družbene izzive v zvezi s kršitvijo zasebnosti in morebitno zlorabo podatkov – tako namerno kot nenamerno.