Die Software funktioniert nach dem Prinzip der Pareidolie: Ein Algorithmus soll in den Fotos vermeintliche Gesichter und vertraute Wesen oder Gegenstände erkennen. Diesen Erkennungsprozess kann Deep Dream auch visuell ausgeben, was faszinierend und verstörend zugleich ist. So sind etwa menschliche Köpfe plötzlich mit Hundeschnauzen, Vogelschnäbeln oder Würmern übersät: Bilder, die Halluzinationen oder Träumen entsprungen zu sein scheinen - daher auch der Name der Software. Doch diese unheimlichen Abstraktionsstufen helfen dem Programm, am Ende doch zur Erkenntnis zu gelangen.

Da Google den Programmcode von Deep Dream unter einer Open-Source-Lizenz veröffentlich hat, finden sich einige Seiten wie Psychic-vr-lab.com, die die Software über Bilder laufen lassen, die Surfer hochgeladen haben. Da die Berechnung aber gut und gerne mehrere Tage pro Foto dauert, und entsprechende Kosten erzeugt, gibt es auch Anbieter, die Erkennung schon wieder eingestellt haben. Die psychedelisch bis surreal anmutenden Ergebnisse sind aber noch auf ihren und zahlreichen anderen Seiten zu bestaunen. Und auch bei Twitter finden sich unter #deepdream zahlreiche Bilder.