Có nhiều cách để phân loại mạng nơ-ron nhân tạo, tùy theo tiêu chí đề ra: Dựa vào số lượng lớp có trong mạng phân thành:
Mạng một lớp (single layer): là tập hợp các phần tử nơ-ron có đầu vào và đầu ra trên mỗi một phần tử. Nếu mạng nối đầu ra của các phần tử này với đầu vào của phần tử kia gọi là mạng tự liên kết (auto-associative).
Mạng hai lớp: gồm một lớp đầu vào và một lớp đầu ra riêng biệt.
Mạng đa lớp (multilayer network): gồm một lớp đầu vào và một lớp đầu ra riêng biệt. Các lớp nằm giữa lớp đầu vào và lớp đầu ra gọi là lớp ẩn (hidden layer).
Mạng truyền thẳng (feed-forward): là mạng hai hay nhiều lớp mà quá trình truyền tín hiệu từ đầu ra lớp này đến đầu vào lớp kia theo một hướng.
Mạng truyền ngược (back-propagation): là mạng mà trong đó một hoặc nhiều đầu ra của các phần tử lớp sau truyền ngược tới đầu vào của lớp trước.
Mạng tự tổ chức (self-organize): là mạng có khả năng sử dụng những kinh nghiệm của quá khứ để thích ứng với những biến đổi của môi trường (không dự báo trước). Loại mạng này thuộc nhóm hệ học, thích nghi không cần có tín hiệu chỉ đạo từ bên ngoài.
Hình 2.2: Phân loại mạng dựa trên đường truyền tín hiệu trong mạng
Trong mỗi lớp mạng lại có nhiều mạng với các tên gọi và đặc trưng khác nhau, hình vẽ trên đây (hình 2.2) thể hiện một kiểu phân loại điển hình các mạng nơ-ron.
Trong mạng, một số nơ-ron được nối với môi trường bên ngoài như các đầu ra, đầu vào.