Ο σεξουαλικός διμορφισμός είναι ένας όρος που περιγράφει τις φυσικές διαφορές με βάση το φύλο που συχνά υπάρχουν σε διάφορα είδη ζώων. Οι ειδικοί διαπίστωσαν ότι αυτές οι παραλλαγές υπάρχουν για πολλούς διαφορετικούς λόγους, μερικοί από τους οποίους βασίζονται στη σεξουαλική αναπαραγωγή, ενώ άλλοι βασίζονται στους πρακτικούς ρόλους των φύλων σε διάφορες κοινωνικές δομές. Ο σεξουαλικός διμορφισμός μπορεί να εμφανιστεί με πολλούς διαφορετικούς τρόπους, συμπεριλαμβανομένων διαφορών μεγέθους, παραλλαγών στο χρώμα ή αλλαγών στη βασική μορφή. Χαρακτηριστικά παραδείγματα περιλαμβάνουν τη χαίτη του αρσενικού λιονταριού, ή τις προφανείς διαφορές μεγέθους και μορφής μεταξύ των ανθρώπινων φύλων.
Ο σεξουαλικός διμορφισμός μπορεί να υπάρχει με πολλούς διαφορετικούς τρόπους σε όλο το ζωικό βασίλειο. Μερικές από αυτές θα μπορούσαν να θεωρηθούν μάλλον προφανείς, ενώ άλλες είναι συχνά πολύ λεπτές και μπορεί να είναι δύσκολο να παρατηρηθούν μέσω απλής οπτικής αναγνώρισης για όσους δεν είναι ειδικοί. Για παράδειγμα, ο σεξουαλικός διμορφισμός μπορεί να είναι κάτι σχετικά εύκολο να εντοπιστεί, όπως μια δραστική διαφορά στο χρώμα της γούνας, ή θα μπορούσε να είναι κάτι πολύ δύσκολο να παρατηρηθεί, όπως μια διαφορά στην ανάδειξη των κορυφογραμμών των φρυδιών. Για μερικά ζώα, τα φύλα μοιάζουν τόσο πολύ που ακόμη και οι ειδικοί δεν μπορούν να διακρίνουν τη διαφορά χωρίς να εξετάσουν το ζώο πολύ προσεκτικά ή να κάνουν δοκιμές σε αυτό.
Μία από τις πιο κοινές μορφές σεξουαλικού διμορφισμού είναι η διαφορά μεγέθους μεταξύ των δύο φύλων. Τα αρσενικά είναι συνήθως μεγαλύτερα από τα θηλυκά, και αυτό ισχύει ιδιαίτερα για διαφορετικά είδη θηλαστικών. Υπάρχουν εξαιρέσεις σε αυτό, ωστόσο, και στις περιπτώσεις που τα θηλυκά είναι μεγαλύτερα, υπάρχει στην πραγματικότητα ένας ειδικός όρος για την κατάσταση: αντίστροφος σεξουαλικός διμορφισμός. Μερικά από τα πιο σημαντικά παραδείγματα αυτού βρίσκονται γενικά μεταξύ συγκεκριμένων πτηνών και ορισμένων ειδών εντόμων.
Σε πολλές περιπτώσεις, ο σεξουαλικός διμορφισμός υπάρχει κυρίως για να χρησιμεύσει ως βοήθημα στην ταυτοποίηση ή στην προώθηση της σεξουαλικής έλξης. Για παράδειγμα, στο παγώνι, το φωτεινό φτέρωμα της ουράς βοηθά το αρσενικό να εξασφαλίσει έναν σύντροφο. Σε άλλα ζώα, αυτό το είδος έλξης μπορεί να δημιουργηθεί από μια αλλαγή στη βασική μορφή, ή ακόμη και από ένα επιπλέον μέρος του σώματος που ξεχωρίζει οπτικά.
Υπάρχουν επίσης περιπτώσεις όπου ο σεξουαλικός διμορφισμός υπάρχει κυρίως για πρακτικούς λόγους. Για παράδειγμα, σε ορισμένα είδη, η κοινωνική δομή υπαγορεύει διαφορετικούς ρόλους για τα δύο φύλα. Μερικές φορές το αρσενικό ή το θηλυκό θα έχουν μια συγκεκριμένη δουλειά που απαιτεί κάποια ιδιαίτερη φυσική ιδιότητα. Η χαίτη του λιονταριού είναι γενικά ένα καλό παράδειγμα αυτού του είδους της διαφοράς. Στο κοινωνικό περιβάλλον του λιονταριού, τα αρσενικά συνήθως πολεμούν άλλα αρσενικά για να προστατεύσουν την υπερηφάνεια και η χαίτη χρησιμεύει για να κάνει το αρσενικό να φαίνεται μεγαλύτερο, καθώς και για την προστασία του λαιμού κατά τη διάρκεια ενός καυγά.