El ritmo acelerado de la transformación digital ha posicionado la economía digital como un motor clave en el avance de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS). Sin embargo, los mecanismos a través de los cuales la digitalización influye en la sostenibilidad siguen siendo poco explorados. Este estudio examina hasta qué punto el progreso digital, capturado a través del Índice de Economía y Sociedad Digital (DESI), impacta en los resultados de desarrollo sostenible en los estados miembros de la UE, medidos por el Índice de Objetivos de Desarrollo Sostenible (SDGi). Utilizando datos que abarcan el período 2017-2022, el análisis aplica un enfoque multimétodo, combinando análisis factorial exploratorio, regresión múltiple, redes neuronales artificiales y modelado predictivo, para identificar relaciones estructurales y prever tendencias futuras. Los hallazgos revelan fuertes vínculos entre el desarrollo del capital humano, la integración de la tecnología digital y el rendimiento en los ODS, al tiempo que destacan una heterogeneidad significativa entre los países de la UE. Las previsiones indican que la digitalización probablemente se acelerará en los próximos años. Sin embargo, su contribución a la sostenibilidad dependerá del grado en que los marcos de políticas logren fomentar transiciones digitales inclusivas y sensibles al contexto. Al integrar precisión empírica con visión predictiva, este estudio ofrece un marco sólido para alinear la transformación digital con los objetivos de sostenibilidad a largo plazo en un contexto europeo diverso.