深度学习（也叫深度结构化学习或分层学习）是一种机器学习，主要用于某些类型的神经网络。与其他种类的机器学习一样，学习环节可以是无监督的，半监督的，或监督的。在许多情况下，结构的组织方式是在输入层和输出层之间，至少有一个中间层（或隐藏层）。

某些任务，如识别和理解语音、图像或手写体，对人类来说很容易做到。然而，对于计算机来说，这些任务是很难做到的。在多层神经网络中（有两层以上），每增加一层，所处理的信息将变得更加抽象。

深度学习模型的灵感来自于生物神经系统的信息处理和通信模式；它们与生物大脑（尤其是人脑）的结构和功能特性有许多不同之处，这使得它们与神经科学的证据不相容。