Python、R、Matlabなど、機械学習ソフトウェア開発をサポートする優れたツールキットは多数存在する。dlib-mlは、エンジニアおよび研究科学者を対象にしたオープンソースライブラリであり、C++言語を用いた機械学習ソフトウェア開発においても、同様に豊富な開発環境を提供することを目的としている。その実現に向けて、dlib-mlは拡張性を備えた線形代数ツールキットを内蔵しており、組み込みBLAS（Basic Linear Algebra Subprograms）サポートを提供している。また、ベイジアンネットワークにおける推論アルゴリズムや、分類、回帰、クラスタリング、異常検出、特徴量の重要度評価などに用いるカーネルベースの手法の実装も含まれている。これらのツールを容易に利用可能にするために、ライブラリ全体は契約プログラミング（contract programming）を採用して開発されており、完全かつ明確なドキュメントの提供に加え、強力なデバッグツールも提供している。