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  如果任何人使用公鑰加密明文,得到的密文可以透過不安全的途徑(如網路)傳送,只有對應的私鑰持有者才可以解密得到明文;其他人即使從網路上竊取到密文及加密公鑰,也無法(在數以年計的合理時間內)解密得出明文。典型例子是在網路銀行或購物網站上,因為客戶需要輸入敏感訊息,瀏覽器連線時使用網站伺服器提供的公鑰加密並上傳資料,可保證只有信任的網站伺服器才能解密得知訊息,不必擔心敏感個人資訊因為在網路上傳送而被竊取。  在現實世界上可作比擬的例子是,一個傳統保管箱,開門和關門都是使用同一條鑰匙,這是對稱加密;而一個公開的郵箱,投遞口是任何人都可以寄信進去的,這可視為公鑰;而只有信箱主人擁有鑰匙可以開啟信箱,這就視為私鑰。

  在數學上,formula_1,讓我們使用典型的愛麗絲與鮑伯假設來解釋:

  相反,如果某一使用者使用他的私鑰加密明文,任何人都可以用該使用者的公鑰解密密文;由於私鑰只由該使用者自己持有,故可以肯定該檔案必定出自於該使用者;公眾可以驗證該使用者釋出的資料或檔案是否完整、中途有否曾被篡改,接收者可信賴這些資料、檔案確實來自於該使用者,這被稱作數碼簽章,大部分國家已經立法承認數碼簽章擁有等同傳統親筆簽名的法律效力。公鑰可以透過數字證書認證機構籤授的電子證書形式公佈,接收者透過信任鍊形成一套完整的公開金鑰基礎建設。例如,從網上下載的安裝程式,大部分都帶有程式製作者的數字簽名,可以證明該程式的確是該作者(公司)釋出的而不是第三方偽造的且未被篡改過(身份認證/驗證)。而現時的網上銀行或購物網站都會使用HTTPS,避免溝通過程中的資訊洩露。

  對稱密碼是指在加密和解密時使用同一個金鑰的方式,公鑰密碼則是指在加密和解密時使用不同金鑰的方式。  對稱金鑰加密牽涉到金鑰管理的問題,尤其是金鑰交換,它需要通訊雙方在通訊之前先透過另一個安全的渠道交換共享的金鑰,才可以安全地把密文透過不安全的渠道傳送;對稱金鑰一旦被竊,其所作的加密將即時失效;而在網際網路,如果通訊雙方分隔異地而素未謀面,則對稱加密事先所需要的「安全渠道」變得不可行;非對稱加密則容許加密公鑰隨便散佈,解密的私鑰不發往任何使用者,只在單方保管;如此,即使公鑰在網上被截獲,如果沒有與其匹配的私鑰,也無法解密,極為適合在網際網路上使用。  另一方面,公鑰解密的特性可以形成數碼簽章,使資料和檔案受到保護並可信賴;如果公鑰透過數碼憑證認證機構籤授成為電子憑證,更可作為數字身份的認證,這都是對稱金鑰加密無法實現的。  不過,公鑰加密在在計算上相當複雜,效能欠佳、遠遠不比對稱加密;因此,在一般實際情況下,往往通過公鑰加密來隨機建立臨時的對稱祕鑰,亦即對話鍵,然後才通過對稱加密來傳輸大量、主體的資料。

  該思想最早由瑞夫·墨克(英語:Ralph C. Merkle)在1974年提出,之後在1976年。惠特菲爾德·迪菲(英語:Whitfield Diffie)與馬丁·赫爾曼(英語:Martin Hellman)兩位學者以單向函式與單向暗門函式為基礎,為發訊與收訊的兩方建立金鑰。  常見的公鑰加密演算法有:RSA、ElGamal、Rabin(RSA的特例)、DSA、ECDSA。使用最廣泛的是RSA演算法(由發明者Rivest、Shmir和Adleman姓氏首字母縮寫而來)是著名的公開祕鑰加密演算法。
公開金鑰密碼學()也稱非對稱式密碼學()是密碼學的一種演算法,它需要兩個金鑰,一個是公開金鑰,另一個是私有金鑰;公鑰用作加密,私鑰則用作解密。使用公鑰把明文加密後所得的密文,只能用相對應的私鑰才能解密並得到原本的明文,最初用來加密的公鑰不能用作解密。由於加密和解密需要兩個不同的金鑰,故被稱為非對稱加密;不同於加密和解密都使用同一個金鑰的對稱加密。公鑰可以公開,可任意向外發布;私鑰不可以公開,必須由使用者自行嚴格祕密保管,絕不透過任何途徑向任何人提供,也不會透露給被信任的要通訊的另一方。