Bei der probabilistischen Klassifikation sagt ein maschineller Klassifikator zu einer gegebenen Beobachtung eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für eine Menge von Klassen vorher, statt beispielsweise nur die wahrscheinlichste Klasse zurückzugeben. Die vorhergesagte Wahrscheinlichkeit kann entweder direkt verwendet oder in ein Ensemble mit Vorhersagen weiterer Modelle kombiniert werden.