教育领域深度学习的概念最早由美国学者Ference Marton和Roger Saljo针对只关注理解、记忆等低阶思维的浅层学习而提出的概念，它对应于学习者迁移、应用、分析和创造等高阶思维的发展。当代教育论研究领域的学者为深度学习下了一个界定：“所谓深度学习，就是指在教师的引领下，学生围绕着具有挑战性的学习主题，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程。在这个过程中，学生掌握学科的核心知识，理解学习的过程，把握学科的本质及思想方法，形成积极的内在学习动机、高级的社会情感、积极的态度、正确的价值观，成为既有独立性、批判性、创造性又有合作精神、基础扎实的优秀的学习者，成为未来社会历史实践的主人”。
我们可以从两个层面来把握深度学习的内涵。首先，从基本层面来看，深度学习是针对当前教育教学中的浅层学习弊端提出的具有高投入性和建构性的学习过程，主要目标是发展高阶思维和知识的迁移和应用能力；另外，更高层面来看，深度学习不只是为了促进学生的高级认知，而是指向立德树人，提升学生的核心素养，培养全面发展的人。
深度学习具有以下四个方面的核心特征。
第一，深度学习的本质是教师指导下的教学，而非学生的自学。
“深度学习”的提出，正是为了体现“以学生发展为中心”，落实学生在教学中的主体地位，并不意味着忽视教师的教，只有在教师合理的、精心的引导下，学生的深度学习才有可能发生，因此，教师除了具备学科知识、思维和技能，还要有高度的教育理念和循循善诱的教学智慧，从而使学生欲罢不能，全身心投入学习之中。
第二，深度学习的内容是具有整体性和挑战性的主题化内容。
主题化的学习内容是针对传统教学中知识点彼此孤立、缺乏整合等问题而提出的。教师对于教学内容要有整体把握，深入探索“教什么”和“什么不需教”，对课程内容进行多个主题的整体设计。每个主题中的各个知识点相互关联、结构化的有机组织在一起，具有一定的“挑战性”，深入学科本质，调动学生以往经验，引发学生深入思考、主动探究和拓展知识面，在学习过程中建构新的知识结构体系。
第三，深度学习的过程让学习真正发生。深度学习具有主动性、高投入性和建构性，在这个过程中，教师的角色尤其重要，从教学内容的整体设计到教学活动的开展，无不渗透教师以学生为主体的教学理念，通过适时适当的引导，让学生针对有难度有挑战的内容，联想自己已有经验，进一步建立复杂的认知结构；通过主动学习活动获得成就感等美好学习体验；学生可以深究并把握学科知识的本质，从而能够举一反三，借助适当的引导学生可以将课堂内容迁移到实际问题的解决中去；学生通过价值评价学会批判的接受知识，从而提升独立思考和判断力。
第四，深度学习的任务和目的是要培养全面发展的社会实践者。
以深度学习为主导的教学，一方面要培养学习者的高阶思维能力，帮助学习者主动建构“网状”的知识架构，提升解决实际问题的能力；另一方面，也很注重提升学习者勇于挑战的意志品质，并在学习过程中体验到自我效能感，通过价值评价等引导，培养学生批判意识和独立思考能力，形成正确的价值观。而这两方面正是一个人的核心素养，因此，提升学习者的核心素养是深度学习的最终任务。