Багатокласову класифікацію можна розглядати як розширений варіант двійкової, що використовується для більше ніж двох класів. Якщо кожен приклад можна віднести лише до одного класу, така задача класифікації подібна до двійкової: один клас містить один із кількох класів, а інший – решту класів разом. Процес можна повторити для кожного з первинних класів.
Наприклад, задачу з трьома класами, яка має визначати для прикладів мітки A, B й C, можна перетворити на дві окремі задачі двійкової класифікації. Спершу можна створити двійковий класифікатор, який розподіляє приклади за допомогою міток A + B й C. Потім можна створити другий двійковий класифікатор, який знову розподіляє приклади, позначені як A + B, використовуючи мітки A і B.
Прикладом багатокласової задачі є класифікатор рукописного тексту, що обробляє зображення рукописної цифри й визначає її (діапазон – від 0 до 9).
Якщо приналежність до певного класу не виключна, тобто приклад можна віднести до кількох класів, це називається задачею класифікації з кількома мітками.