Pagrindinis skirtumas tarp neuroninio tinklo ir gilaus mokymosi yra tas, kad neuroninis tinklas veikia panašiai kaip žmogaus smegenų neuronai, kad greičiau atliktų įvairias skaičiavimo užduotis, o gilus mokymasis yra speciali mašininio mokymosi rūšis, imituojanti mokymosi metodą, kurį žmonės naudoja žinių įgijimui.
Neuroninis tinklas padeda sukurti nuspėjamuosius modelius sudėtingoms problemoms spręsti. Kita vertus, gilus mokymasis yra mašininio mokymosi dalis. Tai padeda plėtoti kalbos atpažinimą, vaizdo atpažinimą, natūralios kalbos apdorojimą, rekomendacijų sistemas, bioinformatiką ir daugelį kitų. Neuroninis tinklas yra giluminio mokymosi metodas.
