Dihotomni ključ je tip ključa z enim dostopom, ki ponuja le dve možnosti naenkrat. Ti ključi se običajno uporabljajo v biologiji za identifikacijo neznane živali ali rastline. Za uporabo teh ključev uporabnik določi, katera od dveh različnih izbir je pravilna, in nato sledi ključu, dokler končna izbira na koncu ne pripelje do imena organizma. Čeprav je dihotomni ključ mogoče izdelati za katero koli skupino predmetov, so bili najprej ustvarjeni za uporabo v biologiji in jih najpogosteje vidimo na tem področju.
Dihotomni ključi so bili prvič uporabljeni pred nekaj sto leti in so izdelani posebej za prepoznavanje različnih življenjskih oblik znotraj skupine. Ti ključi najbolje delujejo, če se uporabljajo za prepoznavanje vrst, ki so tesno povezane, vendar imajo značilne lastnosti ali vedenje, ki jih razlikujejo od drugih vrst v skupini, kot so ščinkavci z otokov Galapagos. Čeprav je mogoče narediti dihotomni ključ za veliko skupino, kot so plazilci, je zaradi velikega števila vrst v tej skupini nepraktična za to vrsto uporabe.
V dobro organiziranem dihotomnem ključu bo prva izbira razdelila skupino na dve skupini, ki imata vsaka približno enako število vrst. Pomikanje po ključu bo zožilo skupino na vse manjše skupine, dokler določene izbire ne začnejo identificirati posamezne vrste. Lahko so razporejeni linearno, kar dobro deluje za majhne skupine brez veliko izbire, ali v veje.
Dihotomni ključ je mogoče prilagoditi tudi za uporabo izven bioloških znanosti. S to vrsto ključa je mogoče identificirati katero koli skupino različnih predmetov, ki zahtevajo klasifikacijo, kot so kamni ali kemikalije. Ključe je mogoče ustvariti tudi posebej za določene skupine stvari, tako da je mogoče odpraviti tuje izbire, ki jih v določeni nastavitvi ne bi našli.
Težava pri uporabi dihotomnega ključa je, da v nekaterih primerih nobena od izbir ne bo resnična. Ključi temeljijo na informacijah, ki so pravilne za večino pripadnikov vrste ali so večinoma resnične, vendar jih pri posameznem osebku morda ni mogoče opaziti. Na primer, na izbiro, ki določa število pik na repu gekona kot 5 ali 7, je morda nemogoče odgovoriti, če je gekon izgubil rep. V tem primeru je bitja morda nemogoče pravilno prepoznati ali pa bo morda treba slediti več nitim skozi ključ, kar je lahko zmedeno.