Učenie bez učiteľa je špecifické tým, že má k dispozícii len vstupné hodnoty. Nemá fázu trénovania ani dataset z ktorého by mohol zistiť, aké výstupné hodnoty má používať. Preto výstup algoritmov metódy učenia bez učiteľa neobsahuje konkrétne názvy tried, do ktorých sa údaje kategorizujú. Algoritmy tejto metódy musia sami preskúmať dáta a hľadať zaujímavé prvky, ktoré by im vedeli ozrejmiť vzťahy medzi prvkami týchto dát.
V princípe môžeme problémy tejto metódy začleniť do dvoch skupín, a to do zhlukovania a asociácie.
Zhlukovanie zoskupuje prvky dát s podobnými vlastnosťami do zhlukov. (Tento proces nájdete podrobnejšie opísaný v časti "K-means")
Asociácia hľadá pravidlá, ktoré opisujú vzťahy medzi väčšinou prvkov dát. Asociáciu využívajú napríklad už spomenuté spoločnosti Amazon a Netflix na odporúčanie položiek, ktoré by sa mohli používateľovi páčiť na základe jeho aktivity.