Simetria bilaterală, numită uneori simetrie de reflexie sau simetrie în oglindă, înseamnă că un obiect sau o formă are două jumătăți care sunt imagini în oglindă una ale celeilalte. De exemplu, litera mare T și un triunghi isoscel sunt simetrice bilateral. Termenul este cel mai frecvent folosit în biologie, unde se referă la organisme care au două jumătăți simetrice atunci când sunt împărțite de-a lungul unui singur plan. Acesta se numește plan sagital, un plan vertical imaginar care trece prin centrul corpului organismului din față în spate, împărțindu-l în partea stângă și dreaptă. Majoritatea speciilor de animale au simetrie bilaterală, inclusiv oamenii, iar plantele au adesea structuri particulare care sunt simetrice bilateral.
Când termenul de „simetrie bilaterală” este folosit cu referire la ființe vii mai degrabă decât la forme geometrice, simetria este doar aproximativă, deoarece procesul de creștere biologică nu este perfect precis și niciun organism nu este perfect simetric. De asemenea, plasarea și structura organelor interne nu trebuie să fie perfect simetrice pentru ca un organism să fie considerat bilateral simetric. Ficatul uman este situat în partea dreaptă a cavității abdominale, de exemplu, și este perfect normal ca o persoană să aibă asimetrii, cum ar fi un braț sau un picior, care este puțin mai lung decât celălalt.
Simetria bilaterală se distinge de simetria radială, care se referă la forme care pot fi împărțite în jumătăți aproximativ simetrice de-a lungul mai multor planuri. Stelele de mare și meduzele sunt exemple de animale simetrice radial. Organismele simetrice bilateral, deoarece sunt simetrice doar pe un singur plan, au față și spate distincte, dar organismele simetrice radial nu au. Multe plante au părți care sunt bilateral simetrice, cum ar fi frunzele copacilor.
Speciile de animale care au simetrie bilaterală sunt denumite în mod colectiv bilateria. Aceasta este o categorie uriașă care include majoritatea phyla animalelor și cuprinde o gamă extrem de diversă de organisme, de la viermi plati la ființe umane. Se crede că cea mai veche fosilă confirmată a unui organism din acest grup are mai mult de 500 de milioane de ani.
Simetria bilaterală oferă o serie de avantaje pentru organisme. Acesta permite unui organism să fie mai raționalizat și, astfel, să se miște mai rapid. Într-adevăr, trebuie remarcat faptul că speciile de animale care nu au simetrie bilaterală sunt fie foarte lente, cum este cazul stelelor de mare, fie complet sesile, ca în cazul organismelor precum bureții și anemonele.
O specie care are un corp specializat să se miște pe o anumită axă, mai degrabă decât în mod egal în toate direcțiile, își poate concentra, de asemenea, majoritatea organelor sale senzoriale și a țesutului nervos asociat în partea din față a corpului, în loc să fie nevoie să le răspândească în toate direcțiile. Această specializare a celei mai importante părți a corpului organismului, numită cefalizare, poate duce la evoluția unui comportament mai complex și a unei inteligențe mai mari pe măsură ce țesutul nervos devine centralizat. Toate organismele cu un sistem nervos mai mult decât rudimentar sunt bilaterie. Creierele complexe ale oamenilor și ale altor animale extrem de inteligente își au originile evolutive în acest proces.