On distingue trois principales catégories d'algorithmes de Machine Learning : supervisés, non-supervisés, et semi-supervisés. Chacune de ces catégories repose sur une méthode d'apprentissage différente.
Dans le premier cas, les algorithmes sont typiquement des méthodes conçues par des chercheurs en informatique théorique sans les détails précis de leur implémentation, et désignent de ce fait une stratégie assez générale, une façon d'aborder un problème, voire quasiment une façon de penser à un problème.