การจัดประเภทแบบหลายคลาสถือเป็นส่วนขยายของการจัดประเภทแบบไบนารีไปเป็นมากกว่า 2 คลาส หากตัวอย่างแต่ละรายการสามารถกําหนดให้กับคลาสได้เพียงคลาสเดียว ปัญหาการจัดประเภทจะจัดการได้ในฐานะปัญหาการจัดประเภทแบบ 2 กลุ่ม ซึ่งคลาสหนึ่งมีคลาสใดคลาสหนึ่งจากหลายคลาส และอีกคลาสหนึ่งมีคลาสอื่นๆ ทั้งหมดรวมกัน จากนั้นครูก็สามารถทำขั้นตอนดังกล่าวซ้ำสำหรับชั้นเรียนเดิมแต่ละชั้นเรียนได้
เช่น ในการแก้ปัญหาการจัดประเภทแบบ 3 คลาสแบบหลายคลาส ขณะที่คุณกำลังจัดประเภทตัวอย่างด้วยป้ายกำกับ A, B และ C คุณอาจเปลี่ยนโจทย์เป็นโจทย์การจัดประเภทแบบไบนารี 2 ข้อแยกกัน ก่อนอื่น คุณอาจสร้างตัวแยกประเภทแบบ 2 ค่าที่จัดหมวดหมู่ตัวอย่างโดยใช้ป้ายกำกับ A+B และป้ายกำกับ C จากนั้น คุณอาจสร้างตัวแยกประเภทแบบ 2 ค่าตัวที่ 2 ซึ่งจัดประเภทตัวอย่างที่ติดป้ายกำกับ A+B อีกครั้งโดยใช้ป้ายกำกับ A และป้ายกำกับ B
ตัวอย่างปัญหาหลายคลาสคือตัวแยกประเภทลายมือที่รับภาพตัวเลขที่เขียนด้วยลายมือและตัดสินใจว่าตัวเลขใด (0-9) ที่แสดง
หากการเป็นสมาชิกชั้นเรียนไม่ใช่แบบเฉพาะเจาะจง กล่าวคือ มอบหมายตัวอย่างให้กับหลายชั้นเรียนได้ ปัญหานี้เรียกว่าปัญหาการจัดประเภทแบบหลายป้ายกำกับ