Ključna razlika između neuronske mreže i dubokog učenja je ta što neuronska mreža djeluje slično neuronima u ljudskom mozgu da bi brže izvršavala razne računske zadatke, dok je duboko učenje posebna vrsta strojnog učenja koja oponaša pristup učenja koji ljudi koriste za stjecanje znanja.
Neuronska mreža pomaže u izgradnji prediktivnih modela za rješavanje složenih problema. S druge strane, duboko učenje dio je strojnog učenja. Pomaže u razvoju prepoznavanja govora, prepoznavanja slika, obrade prirodnog jezika, sustava preporuka, bioinformatike i mnogih drugih. Neuronska mreža metoda je za provođenje dubokog učenja.