Päätelmämoottori on ohjelmistojärjestelmä, joka on suunniteltu tekemään johtopäätöksiä analysoimalla ongelmia sen käyttämän asiantuntijatietokannan valossa. Se saavuttaa loogiset tulokset perustuvien tietojen perusteella. Joskus päättelymoottorit kykenevät myös ylittämään tiukan loogisen käsittelyn ja käyttämään todennäköisyyslaskelmia johtopäätösten tekemiseen, joita tietokanta ei tue tarkasti, vaan vain vihjaa tai vihjaa.
Useimmat tekoälyn alalla tehdyt päättelymoottorit perustuvat asiantuntijajärjestelmän konseptiin. Asiantuntijajärjestelmä on rakennettu ratkaisemaan ongelmia tietyllä ja joskus kapeasti määritellyllä alalla, kuten tietyillä lääketieteen erikoisaloilla. Asiantuntijajärjestelmän päättelymoottorikomponentti on ohjausrakenne, joka tuottaa alkutuloksen tietämyskannassa olevien tietojen ja asiantuntijajärjestelmän ohjelmointisääntöjen perusteella ja soveltaa sitä sitten erityiseen ongelmaan mielekkäällä tavalla. Koska päätelmämoottorin tulokset ovat datan tulosta, ne muuttuvat tietojen päivityksen yhteydessä ja voivat muuttua myös silloin, kun päätelmämoottori itse hakee tietoja eri tavoilla. Jos järjestelmän tiedot painotetaan yhteen tai useampaan johtopäätökseen, tämä voi muuttaa johtopäätöksen tuottamia tuloksia.
Päätelmämoottoria käyttävää ohjelmistoa voidaan pitää aktiivisena valikoivana mekanismina, jossa käsittelytoimintoja ohjaa datan uusin tila. Asiantuntijajärjestelmillä on kaksi yleistä tapaa käsitellä näitä tallennettuja tietoja, joita kutsutaan ketjuiksi eteenpäin tai taaksepäin. Etuketjussa asiantuntijajärjestelmän säännöt analysoivat päättelymoottorin sille syöttämät tiedot ja tulokset syötetään takaisin järjestelmän tietovarastoon uutena datana. Tämä synnyttää uusia ratkaisuja ongelmiin, kun järjestelmä tarkentaa tietoja ja punnitsee niitä induktiivisella päättelyllä, mikä tarkoittaa, että tehdyt johtopäätökset eivät välttämättä vastaa alkuperäisiä tietoja tai lähtökohtia, joita käytettiin analyysin aloittamiseen.
Taaksepäin ketjutus on todennäköisempää, ja tallennetut tiedot painotetaan arvolla alusta alkaen. Säännöillä testataan tietojen ehtojen oikeellisuus annetun ongelman valossa, ja kun tämä tehdään, tiedoille määritetään uusia todennäköisyysarvoja. Taaksepäin suuntautuva ketjutus, jota kutsutaan myös hypoteesipohjaiseksi, ei tee tiukkoja johtopäätöksiä, ennen kuin tietojen jatkuva testaaminen asiantuntijajärjestelmän sääntöjen mukaisilla ehdoilla täyttää tutkittavan kysymyksen tai ongelman vähimmäistason.
Bayesin logiikka on yksi todennäköisyyskeskeisistä päättelyohjelmistojen muodoista, jotka hyödyntävät taaksepäin ketjutusta, nimetty 18-luvun puolivälin englantilaisen matemaatikon Thomas Bayesin mukaan. Tällainen logiikka käyttää aikaisempien tapahtumien tietopohjaa ennustaakseen tulevia tuloksia toistuvilla tietokokeilla, ja se ottaa huomioon uusia todisteita kokeiden tuloksista uusiin kokeisiin tavoitteena tuottaa yhä tarkempia tuloksia. Fuzzy logiikkaohjelmistoarkkitehtuuri voi myös luottaa johtopäätökseen osana järjestelmää. Ero sumeaan logiikkaan on se, että tulos on sumea joukko tai joukko mahdollisia ratkaisuja, jotka sitten yhdistetään yhteen ryhmään ja logiikan ja todennäköisyyden kautta rajoitetaan yhteen optimaaliseen johtopäätökseen tai toimintaan.