يمكن اعتبار التصنيف المتعدّد الفئات امتدادًا لمحاولة التصنيف الثنائي لتطبيقه على أكثر من فئتَين. إذا كان لا يمكن تحديد كل مثال إلا لفئة واحدة، يمكن التعامل مع مشكلة التصنيف على أنّها مشكلة تصنيف ثنائي، حيث تحتوي فئة واحدة على إحدى الفئات المتعدّدة، وتحتوي الفئة الأخرى على جميع الفئات الأخرى مجتمعة. يمكن بعد ذلك تكرار العملية لكل من الفئات الأصلية.
على سبيل المثال، في مشكلة تصنيف متعدّدة الفئات من ثلاث فئات، حيث يتم تصنيف الأمثلة باستخدام التصنيفات A وB وC، يمكنك تحويل المسألة إلى مسألتَين منفصلتَين في التصنيف الثنائي. أولاً، يمكنك إنشاء مصنّف ثنائي يصنف الأمثلة باستخدام التصنيف A+B والتصنيف C. بعد ذلك، يمكنك إنشاء مصنِّف ثنائي ثانٍ يعيد تصنيف الأمثلة التي تحمل التصنيف A+B باستخدام التصنيف A والتصنيف B.
من الأمثلة على المشاكل متعددة الفئات هو مصنّف للكتابة اليدوية يأخذ صورة رقم مكتوب بخط اليد ويحدّد الرقم الذي يمثّله، من 0 إلى 9.
إذا لم يكن الانضمام إلى الفئة حصريًا، أي يمكن تحديد مثال لفئ متعددة، يُعرف ذلك باسم مشكلة التصنيف باستخدام تصنيفات متعددة.