Ang pagkatuto ng makina (Ingles: machine learning) na isang sangay ng intelihensiyang artipisyal, ay isang disiplanang pang-agham hinggil sa pagdidisenyo at pagpapaunlad ng mga algoritmo na nagbibigay-daan sa kompyuter na makapagbago ng pag-aasal batay sa mga datos(o data) mula sa obserbasyon, tulad ng mga datos ng sensor o database. Ang pagkatuto ng makina ay tumutukoy sa pagbuo ng mga algoritmo na nagpapahintulot sa mga makina upang matuto sa pamamagitan ng pasaklaw na paghinuha batay sa pagmamasid ng mga datos na kumakatawan sa hindi kumpletong impormasyon tungkol sa isang estatistikal na pangyayari. Ang klasipikasyon na kilala rin bilang pagkilala ng paterno(pattern recognition) ay isang mahalagang gawain sa pagkatuto ng makina, kung saan ang makina ay nag-aaral na automatikong matuto na makilala ang mga kumplikadong paterno, kumilala ng mga modelo batay sa kanilang iba't ibang mga paterno at gumawa ng mga intelihenteng desisyon.