20世纪80年代，随着专家系统的出现与风靡、神经网络的复兴及日本的第五代计算机计划的实施，人工智能经历了它的第二个黄金时代。大约十年后，随着日本第五代计算机宣告失败，专家系统也风光不再，人工智能发展史上第二次低谷来临。
1980年，卡内基梅隆大学为DEC公司设计了一套名为XCON的“专家系统”。“专家系统”可以简单地理解为“知识库+推理机”的组合，是一套具有完整专业知识和经验的人工智能程序系统。XCON系统可以按照需求自动配置零部件。从1980年投入使用到1986年，XCON系统一共处理了8万个订单，为公司每年节省下来超过4000万美元经费。在这一时期，仅专家系统产业的价值就高达5亿美元。
1982年，时任加州理工学院生物和物理教授的霍普菲尔德提出了一种新的神经网络——霍普菲尔德网络。该网络解决一大类模式识别问题，还可以给出一类组合优化问题的近似解。霍普菲尔德模型的提出标志着神经网络的复兴，振奋了整个神经网络领域。
1981年10月，日本首先向世界宣告开始研制第五代计算机③。（③ 第五代计算机是把信息采集、存储、处理、通信同人工智能结合在一起的智能计算机。它能进行数值计算或处理一般的信息，主要能面向知识处理，具有形式化推理、联想、学习和解释的能力，能够帮助人们进行判断、决策、开拓未知领域和获得新的知识。人-机之间可以直接通过自然语言（声音、文字）或图形图像交换信息。）并于1982年4月制订并实施为期10年的“第五代计算机技术开发计划”，总投资合5亿美元。该工程以改进计算机的设计思想，既降低计算机硬件成本，又使计算机具有“人工智能”能力为目的。
雄心勃勃的日本通商产业省（MITI）对第五代计算机的自信来于日本DRAM存储芯片产业的成功。20世纪70年代日本半导体工业在MITI的协同下组织了业界协会，DRAM的研发很快就全面赶超美国。由此日本对美国在计算机硬件制造方面构成了威胁。MITI并不满足于跟随美国，想要在整个IT领域设立自己的标准。第五代机选定Prolog语言而不以LISP语言为基础，一个主要原因就是LISP为美国人发明，而Prolog不是美国人发明，而且是相对全新的。
第五代机计划在西方国家中引起强烈反响，美英等国纷纷采取措施或制订发展方案以对付日本的这一严重挑战。美国的“微电子与计算机技术合作工程”、英国的“阿尔维方案”等都是在这样的背景下产生的。第五代计算机计划促成了20世纪80年代中后期人工智能的繁荣，也提升了日本在全世界的形象。
最终第五代机计划以失败告终，第五代计算机既没能证明它能干传统计算机不能干的活，在典型的应用中也并比传统计算机快多少。专家系统取得的成功也是有限的，它无法自我学习并更新知识库和算法，导致维护成本越来越高，以至于很多企业后来都放弃了这些陈旧的专家系统。人们开始对于专家系统甚至人工智能都产生了信任危机，对人工智能发展方向质疑的声音又逐渐变大。加上当时正是个人电脑快速崛起的时期，IBM的PC机和苹果电脑快速占领了整个计算机市场，它们的CPU频率和速度稳步提升，越来越快，甚至变得比昂贵的LISP机器更强大。人工智能研究领域再一次进入低谷时期。
