Dihotomni ključ je tip ključa s jednim pristupom koji nudi samo dva izbora u isto vrijeme. Ovi ključevi se obično koriste u biologiji kako bi se identificirala nepoznata životinja ili biljka. Kako bi koristio ove ključeve, korisnik određuje koji je od dva različita izbora ispravan, a zatim slijedi ključ sve dok konačni izbor na kraju ne vodi do imena organizma. Iako se dihotomni ključ može napraviti za bilo koju skupinu objekata, oni su prvo stvoreni za korištenje u biologiji i najčešće se mogu vidjeti u ovom području.
Prvi put korišteni prije nekoliko stotina godina, dihotomni ključevi izrađeni su posebno za prepoznavanje različitih oblika života unutar grupe. Ovi ključevi najbolje funkcioniraju kada se koriste za prepoznavanje vrsta koje su blisko povezane, ali koje imaju karakteristične značajke ili ponašanja koja ih razlikuju od drugih vrsta u skupini, kao što su zebe s otočja Galapagos. Iako je moguće napraviti dihotomni ključ za veliku skupinu, kao što su gmazovi, veliki broj vrsta u ovoj skupini čini je nepraktičnim za ovu vrstu upotrebe.
U dobro organiziranom dihotomnom ključu, prvi izbor će podijeliti skupinu u dvije skupine od kojih svaka ima otprilike isti broj vrsta. Kretanje kroz ključ suzit će skupinu na sve manje i manje skupine sve dok određeni izbori ne počnu identificirati pojedinačne vrste. Mogu se rasporediti linearno, što je dobro za male grupe bez mnogo izbora, ili u grane.
Moguće je prilagoditi dihotomni ključ za korištenje i izvan bioloških znanosti. Bilo koja skupina različitih objekata koji zahtijevaju klasifikaciju, kao što su kamenje ili kemikalije, može se identificirati pomoću ove vrste ključa. Ključevi se također mogu kreirati posebno za određene skupine stvari tako da se mogu eliminirati dodatni izbori koji se ne bi našli u određenom okruženju.
Problem s korištenjem dihotomnog ključa je u tome što u nekim slučajevima niti jedan od izbora neće biti istinit. Ključevi se temelje na informacijama koje su točne za većinu pripadnika vrste ili koje su točne u većini slučajeva, ali se možda neće primijetiti u pojedinom primjerku. Na primjer, na izbor koji identificira broj točaka na repu macelina kao 5 ili 7 može biti nemoguće odgovoriti ako je macelin izgubio rep. U ovom slučaju, stvorenje je možda nemoguće ispravno identificirati ili će možda biti potrebno pratiti više niti kroz ključ, što može biti zbunjujuće.