Automatisch leren, machinaal leren of machine learning is een breed onderzoeksveld binnen kunstmatige intelligentie, dat zich bezighoudt met de ontwikkeling van algoritmes en technieken waarmee computers kunnen leren.

De methodes zijn te verdelen in twee ruwe categorieën: aanleidinggevend en deductief. Aanleidinggevende methodes creëren computerprogramma's door het vormen van regels of het extraheren van patronen uit data. Deductieve methoden hebben als resultaat een functie die net zo generiek is als de invoerdata.

Automatisch leren is sterk gerelateerd aan statistiek, aangezien beide velden de studie van data analyseren. Automatisch leren is meer gericht op de algoritmische complexiteit of de implementatie in programma's. Het is ook gerelateerd aan datamining, waarin op een geautomatiseerde manier patronen en relaties worden gezocht in grote hoeveelheden gegevens.

Veel leerproblemen zijn NP-hard of moeilijker, dus een belangrijk onderdeel van dit vakgebied is algoritmes te ontwikkelen die de oplossing benaderen.