Dự báo xâm nhập mặn là vấn đề cần thiết và cũng là thách thức đối với ngành khí tượng thủy văn, đặc biệt là trong biến đổi khí hậu. Việc sử dụng thuật toán học máy (ML) và các kỹ thuật dự báo thông thường đang trở nên phổ biến và mang lại hiệu suất cao. Nghiên cứu này trình bày phương pháp tối ưu hóa mô hình học máy dựa trên thuật toán Bộ nhớ ngắn hạn dài (LSTM) để dự báo độ mặn nhiều bước (tối đa 7 ngày) tại trạm Đại Ngãi, tỉnh Sóc Trăng. Phương pháp tối ưu hóa dựa trên thuật toán Bayesian để tối ưu hóa siêu thông số và tối ưu hóa các yếu tố dự báo đầu vào đã mang lại hiệu quả cao trong việc dự đoán độ mặn với thời gian thực hiện từ 1 ngày đến 7 ngày. Cụ thể, các kết quả dự báo được đánh giá bởi chỉ số R2 và RMSE đều cho kết quả khả quan trên tập dữ liệu thử nghiệm (với thời gian thực hiện từ 1 ngày đến 7 ngày, R2 nằm trong khoảng từ 0,9 đến 0,54 và RMSE nằm trong khoảng từ 0,27 đến 0,53). Nghiên cứu này là tiền đề cho việc cải tiến các mô hình học máy phục vụ dự báo xâm nhập mặn ngắn hạn và dài hạn ở đồng bằng sông Cửu Long và Việt Nam.