Pembelajaran mesin ialah suatu bidang sains komputer yang menggunakan kaedah-kaedah statistik membolehkan sistem komputer "mempelajari" (yakni, mengingkatkan prestasi mengerjakan sesuatu tugasan tertentu) dengan data tanpa diprogramkan secara terang-terangan. Aplikasi ini datangnya daripada kajian pengecaman pola dan teori pembelajaran pengkomputan dalam kecerdasan buatan.
Pembelajaran ini meneroka pengkajian dan pembinaan algoritma yang boleh dipelajari serta peramalan data – algoritma sebegini melepasi arahan program yang tegar dengan membuat ramalan atau keputusan berdasarkan data:2 melalui pembinaan model daripada input contoh. Ia dipakaikan dalam pelbagai tugasan pengkomputan di mana perekaan dan pembinaan algoritma yang jelas sukar mahupun tidak boleh dibuat; misalnya penapisan e-mel, pengesanan unsur penceroboh yang membocorkan data, pengecaman ciri optik (OCR), dan sebagainya.