Ένα διχοτομικό κλειδί είναι ένας τύπος κλειδιού μονής πρόσβασης που προσφέρει μόνο δύο επιλογές ταυτόχρονα. Αυτά τα κλειδιά χρησιμοποιούνται συνήθως στη βιολογία για την αναγνώριση ενός άγνωστου ζώου ή φυτού. Για να χρησιμοποιήσει αυτά τα κλειδιά, ο χρήστης καθορίζει ποια από τις δύο διαφορετικές επιλογές είναι σωστή και, στη συνέχεια, ακολουθεί το κλειδί μέχρι η τελική επιλογή να οδηγήσει τελικά στο όνομα του οργανισμού. Αν και ένα διχοτομικό κλειδί μπορεί να δημιουργηθεί για οποιαδήποτε ομάδα αντικειμένων, δημιουργήθηκαν αρχικά για χρήση στη βιολογία και εμφανίζονται πιο συχνά σε αυτό το πεδίο.
Χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά πριν από μερικές εκατοντάδες χρόνια, τα διχοτομικά κλειδιά κατασκευάζονται ειδικά για να αναγνωρίζουν διάφορες μορφές ζωής μέσα σε μια ομάδα. Αυτά τα κλειδιά λειτουργούν καλύτερα όταν χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό ειδών που συνδέονται στενά, αλλά έχουν διακριτικά χαρακτηριστικά ή συμπεριφορές που τα ξεχωρίζουν από τα άλλα είδη της ομάδας, όπως οι σπίνοι των νησιών Γκαλαπάγκος. Αν και είναι δυνατό να δημιουργηθεί ένα διχοτομικό κλειδί για μια μεγάλη ομάδα, όπως τα ερπετά, ο τεράστιος αριθμός ειδών σε αυτήν την ομάδα το καθιστά μη πρακτικό για αυτόν τον τύπο χρήσης.
Σε ένα καλά οργανωμένο διχοτομικό κλειδί, η πρώτη επιλογή θα χωρίσει την ομάδα σε δύο ομάδες που έχουν περίπου τον ίδιο αριθμό ειδών η καθεμία. Η μετακίνηση μέσα από το κλειδί θα περιορίσει την ομάδα σε όλο και μικρότερες ομάδες έως ότου αρχίσουν ορισμένες επιλογές για την αναγνώριση μεμονωμένων ειδών. Μπορούν να τακτοποιηθούν με γραμμικό τρόπο, που λειτουργεί καλά για μικρές ομάδες χωρίς πολλές επιλογές ή σε κλάδους.
Είναι δυνατό να προσαρμοστεί ένα διχοτομικό κλειδί για χρήση και εκτός των βιολογικών επιστημών. Οποιαδήποτε ομάδα διαφορετικών αντικειμένων που απαιτούν ταξινόμηση, όπως πέτρες ή χημικά, μπορεί να αναγνωριστεί χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο κλειδιού. Τα κλειδιά μπορούν επίσης να δημιουργηθούν ειδικά για ορισμένες ομάδες πραγμάτων, έτσι ώστε να εξαλειφθούν οι εξωτερικές επιλογές που δεν θα μπορούσαν να βρεθούν σε μια συγκεκριμένη ρύθμιση.
Το πρόβλημα με τη χρήση ενός διχοτομικού κλειδιού είναι ότι σε ορισμένες περιπτώσεις καμία από τις επιλογές δεν θα είναι αληθινή. Τα κλειδιά βασίζονται σε πληροφορίες που είναι σωστές για τα περισσότερα μέλη ενός είδους ή που ισχύουν τις περισσότερες φορές, αλλά ενδέχεται να μην παρατηρηθούν σε ένα μεμονωμένο δείγμα. Για παράδειγμα, μια επιλογή που προσδιορίζει τον αριθμό των κηλίδων στην ουρά ενός gecko ως 5 ή 7 μπορεί να είναι αδύνατο να απαντηθεί εάν το gecko έχει χάσει την ουρά του. Σε αυτήν την περίπτωση, το πλάσμα μπορεί να είναι αδύνατο να αναγνωριστεί σωστά ή μπορεί να είναι απαραίτητο να ακολουθήσετε πολλά νήματα μέσα από το κλειδί, κάτι που μπορεί να προκαλέσει σύγχυση.