A criptografia de chaves pública e privada utiliza duas chaves distintas, uma para codificar e outra para decodificar mensagens. Neste método cada pessoa ou entidade mantém duas chaves: uma pública, que pode ser divulgada livremente, e outra privada, que deve ser mantida em segredo pelo seu dono. As mensagens codificadas com a chave pública só podem ser decodificadas com a chave privada correspondente. 

Veja o exemplo, onde José e Maria querem se comunicar de maneira sigilosa. Então, eles terão que realizar os seguintes procedimentos:

1. José codifica uma mensagem utilizando a chave pública de Maria, que está disponível para o uso de qualquer pessoa;
2. Depois de criptografada, José envia a mensagem para Maria, através da internet;
3. Maria recebe e decodifica a mensagem, utilizando sua chave privada, que é apenas de seu conhecimento;
4. Se Maria quiser responder a mensagem, deverá realizar o mesmo procedimento, mas utilizando a chave pública de José.

Apesar deste método ter o desempenho bem inferior em relação ao tempo de processamento, quando comparado ao método de criptografia de chave única, apresenta como principal vantagem a livre distribuição de chaves públicas, não necessitando de um meio seguro para que chaves sejam combinadas antecipadamente. Além disso, pode ser utilizado na geração de assinaturas digitais.