本发明公开了一种基于相变材料的可重构光学神经网络及其应用，属于光学神经网络领域，包括：光信息输入层、可重构衍射层和探测输出层；可重构衍射层包括n个相互平行且间隔设置的光学衍射板，用于对入射光的强度分布进行调控，得到待测平面光；光学衍射板包括依次设置的基底、相变材料层和保护层，且相变材料层和保护层被划分为多个独立区域，形成多个单元，单元内的相变材料可在包括晶态和非晶态的多个状态之间切换；光信息输入层用于产生携带有输入图像信息且正入射可重构衍射层的入射平面光；探测输出层，用于探测待测平面光中m个预设位置处的功率大小，以确定图像分类结果。本发明能够提供可重构的全光神经网络，提高光学神经网络的灵活性。