يُستخدم التعلم العميق في التعرف على الأنماط (Pattern Recognition) من خلال الشبكات العصبية العميقة، التي تتعلم تلقائيًا تمثيلات متعددة المستويات للبيانات، مما يمكّنها من اكتشاف الأنماط المعقدة والدقيقة في الصور، النصوص، الصوت، والفيديو. تبدأ الشبكات باستخلاص ميزات بسيطة من الطبقات الأولى (مثل الحواف أو الرموز)، ثم تبني فوقها أنماطًا أكثر تجريدًا في الطبقات الأعمق (مثل الوجوه، الكلمات، أو السلوكيات). يُستخدم هذا في تطبيقات مثل التعرف على الوجوه، تحليل المشاعر، تصنيف الصور، كشف التهديدات الأمنية، والتعرف الصوتي. ويُعد التعلم العميق فعالًا في هذا المجال لأنه يتخطى الحاجة لتصميم الميزات يدويًا ويُحقق دقة عالية بفضل قدرته على التعلّم من البيانات الكبيرة والمعقدة.
