Liczba możliwych zastosowań jest niezwykle ogromna i pozwala przewidzieć, że w przyszłości każdy aspekt techniki będzie zawierać jakąś implementację algorytmów maszynowego uczenia się.
Są to na przykład: oprogramowanie do rozpoznawania mowy: automatyczne tłumaczenie rozpoznawanie mowy ludzkiej dyktowanie komputerowi interfejsy użytkownika sterowane głosem automatyzacja głosem czynności domowych interaktywne biura obsługi rozwój robotów automatyczna nawigacja i sterowanie: kierowanie pojazdem (ALVINN) odnajdywanie drogi w nieznanym środowisku kierowanie statkiem kosmicznym (NASA Remote Agent) automatyzacja systemów produkcji i wydobycia (przemysł, górnictwo) analiza i klasyfikacja danych: systematyka obiektów astronomicznych (NASA Sky Survey) rozpoznawanie chorób na podstawie symptomów modelowanie i rozwijanie terapii lekowych rozpoznawania pisma na podstawie przykładów klasyfikowanie danych do grup tematycznych według kryteriów aproksymacja nieznanej funkcji na podstawie próbek ustalanie zależności funkcyjnych w danych przewidywanie trendów na rynkach finansowych na podstawie danych mikro- i makroekonomicznych wykrywanie prania pieniędzyGlobal Banking and Finance Review, 2018, Tomasz Czech. wykrywanie i liczenie kolonii bakteryjnych na szalce Petriego rekonstrukcja obrazów tomograficznych generowanie