A classificação multiclasse pode ser tratada como uma extensão da classificação binária para mais de duas classes. Se cada exemplo puder ser atribuído apenas a uma classe, o problema de classificação poderá ser tratado como um problema de classificação binária, em que uma classe contém uma das várias classes e a outra contém todas as outras classes juntas. O processo pode ser repetido para cada uma das classes originais.
Por exemplo, em um problema de classificação multiclasse de três classes, em que você classifica exemplos com os rótulos A, B e C, você pode transformar o problema em dois problemas de classificação binária separados. Primeiro, é possível criar um classificador binário que categoriza exemplos usando os rótulos A+B e C. Em seguida, você pode criar um segundo classificador binário que reclassifique os exemplos rotulados como A+B usando os rótulos A e B.
Um exemplo de problema multiclasse é um classificador de escrita à mão que recebe uma imagem de um dígito escrito à mão e decide qual dígito, de 0 a 9, está representado.
Se a associação de classe não for exclusiva, ou seja, se um exemplo puder ser atribuído a várias classes, isso será conhecido como um problema de classificação multirótulo.