Pomocí strojového učení lze řešit rozličné typy úloh, mezi ty nejčastější patří:

• regrese = odhad číselné hodnoty (Jak bude daný uživatel hodnotit daný film? Jaká bude teplota zítra odpoledne?)

• klasifikace = určování příslušnosti k jedné z několika předem daných kategorií (Je daný e-mail spam? Která kytka je na fotce?)

• shlukování = rozdělení příkladů do skupin s podobnými vlastnostmi (Které zprávy řeší podobné téma? Které chemické látky se chovají podobně?)

• hledání anomálií = upozornění na podezřelé příklady, které se výrazně liší od zbytku dat (detekce případů, kdy bankovní účet nevyužívá jeho skutečný majitel)

• řazení (ranking) = uspořádání příkladů (seřazení výsledků vyhledávání, seřazení doporučených videí)

• generování = vytvoření textu nebo obrázku na základě jiného textu nebo obrázku (odpovídání na otázky, strojový překlad, vygenerování popsaného obrázku)

• řízení = hledání strategie pro optimální rozhodování (hraní šachů a podobných her, řízení autonomního auta)