एनक्रिप्शन के अलावा, सार्वजानिक कुंजी क्रिप्टोग्राफ़ी का उपयोग डिजिटल हस्ताक्षर (digital signature) योजनाओं को क्रियान्वित करने के लिए भी किया जा सकता है। एक डिजिटल हस्ताक्षर एक साधारण हस्ताक्षर (signature) की याद ताजा करता है; उन दोनों के पास ऐसे लक्षण होते हैं कि एक उपयोगकर्ता के लिए उनका उत्पादन आसन होता है, लेकिन किसी और के लिए जालसाजी (forge) करना मुश्किल होता है। डिजिटल हस्ताक्षर को हस्ताक्षर किए जा रहे संदेश के अवयव से स्थायी रूप से बांधा जा सकता है; फ़िर उन्हें किसी भी प्रयास के लिए एक दस्तावेज से दूसरे दस्तावेज तक नहीं भेजा जा सकता है। डिजिटल हस्ताक्षर योजनाओं में, दो एल्गोरिथम होते हैं; एक हस्ताक्षर के लिए जिसमें संदेश (या संदेश का एक हेश या दोनों) पर कार्यवाही करने के लिए एक गुप्त कुंजी का प्रयोग किया जाता है और दूसरा सत्यापन, के लिए जिसमें हस्ताक्षर की वैद्यता की जांच करने के लिए संदेश के साथ एक सार्वजनिक मिलान कुंजी प्रयुक्त की जाती है।आर एस ऐ (RSA) और डी एस ऐ (DSA) दो सबसे लोकप्रिय डिजिटल हस्ताक्षर योजनाएं है। डिजिटल हस्ताक्षर सार्वजनिक कुंजी बुनियादी संरचना (public key infrastructure) की गतिविधि के लिए और कई नेटवर्क सुरक्षा योजनाओं (उदाहरण एस एस एल/टी एल एस (SSL/TLS) कई वी पी एन (VPN) आदि) के लिए केन्द्रीय होते हैं।सार्वजनिक कुंजी एल्गोरिदम अधिकांशतः "मुश्किल"समस्याओं, अक्सर संख्या सिद्धांत (number theory) से समस्याओं की कम्प्यूटेशनल जटिलता (computational complexity) पर आधारित होते हैं। उदाहरण के लिए, आर एस ए की कठोरता पूर्णांक गुणन खंड (integer factorization) की समस्याओं से सम्बंधित होती है। जबकी डिफ्फी - हेलमैन और डी एस ए असतत लघुगणक (discrete logarithm) की समस्या से सम्बंधित हैं। अभी हाल ही में दीर्घवृत्तीय वक्र क्रिप्टोग्राफ़ी (elliptic curve cryptography) का विकास हुआ है जिसमें सुरक्षा दीर्घवृत्तीय वक्र (elliptic curve) से युक्त संख्या सैद्धांतिक समस्याओं पर आधारित होती है। अंतर्निहित समस्याओं की कठिनाई के कारण, ज्यादातर सार्वजनिक कुंजी एल्गोरिदम में मॉड्यूलर (modular) गुणन और घतियकरण जैसी गतिविधियाँ शामिल होती हैं। जो अधिकांश ब्लॉक सिफर्स विशेष रूप से प्रारूपिक कुंजी आकार से युक्त ब्लॉक सिफर्स में प्रयुक्त तकनीकों की तुलना में कम्प्युटेशनल रूप से अधिक मंहगे होते हैं। जिसके परिणाम स्वरुप सार्वजनिक कुंजी क्रिप्टो तंत्र सामान्यतः संकर क्रिप्टो तंत्र (hybrid cryptosystem) होते हैं, जिसमें एक तीव्र उच्च गुणवत्ता के सममित कुंजी एनक्रिप्शन एल्गोरिथम का उपयोग ख़ुद संदेश के लिए किया जाता है, जबकि सम्बंधित सममित कुंजी को संदेश के साथ भेजा जाता है, लेकिन सार्वजनिक कुंजी एल्गोरिथम का उपयोग करते हुए उसे एनक्रिप्ट किया जाता है। इसी प्रकार, संकर हस्ताक्षर योजनायें अक्सर प्रयुक्त की जाती हैं जिनमें एक क्रिप्टोग्राफिक हेश फंक्शन की गणना की जाती है और केवल परिणामी हेश को डिजिटल रूप से हस्ताक्षर किया जाता है।
सार्वजनिक कुंजी बुनियादी संरचना (public key infrastructure) की गतिविधि के लिए
एनक्रिप्शन के अलावा, सार्वजानिक कुंजी क्रिप्टोग्राफ़ी का उपयोग डिजिटल हस्ताक्षर (digital signature) योजनाओं को क्रियान्वित करने के लिए भी किया जा सकता है। एक डिजिटल हस्ताक्षर एक साधारण हस्ताक्षर (signature) की याद ताजा करता है; उन दोनों के पास ऐसे लक्षण होते हैं कि एक उपयोगकर्ता के लिए उनका उत्पादन आसन होता है, लेकिन किसी और के लिए जालसाजी (forge) करना मुश्किल होता है। डिजिटल हस्ताक्षर को हस्ताक्षर किए जा रहे संदेश के अवयव से स्थायी रूप से बांधा जा सकता है; फ़िर उन्हें किसी भी प्रयास के लिए एक दस्तावेज से दूसरे दस्तावेज तक नहीं भेजा जा सकता है। डिजिटल हस्ताक्षर योजनाओं में, दो एल्गोरिथम होते हैं; एक हस्ताक्षर के लिए जिसमें संदेश (या संदेश का एक हेश या दोनों) पर कार्यवाही करने के लिए एक गुप्त कुंजी का प्रयोग किया जाता है और दूसरा सत्यापन, के लिए जिसमें हस्ताक्षर की वैद्यता की जांच करने के लिए संदेश के साथ एक सार्वजनिक मिलान कुंजी प्रयुक्त की जाती है।आर एस ऐ (RSA) और डी एस ऐ (DSA) दो सबसे लोकप्रिय डिजिटल हस्ताक्षर योजनाएं है। डिजिटल हस्ताक्षर सार्वजनिक कुंजी बुनियादी संरचना (public key infrastructure) की गतिविधि के लिए और कई नेटवर्क सुरक्षा योजनाओं (उदाहरण एस एस एल/टी एल एस (SSL/TLS) कई वी पी एन (VPN) आदि) के लिए केन्द्रीय होते हैं।सार्वजनिक कुंजी एल्गोरिदम अधिकांशतः "मुश्किल"समस्याओं, अक्सर संख्या सिद्धांत (number theory) से समस्याओं की कम्प्यूटेशनल जटिलता (computational complexity) पर आधारित होते हैं। उदाहरण के लिए, आर एस ए की कठोरता पूर्णांक गुणन खंड (integer factorization) की समस्याओं से सम्बंधित होती है। जबकी डिफ्फी - हेलमैन और डी एस ए असतत लघुगणक (discrete logarithm) की समस्या से सम्बंधित हैं। अभी हाल ही में दीर्घवृत्तीय वक्र क्रिप्टोग्राफ़ी (elliptic curve cryptography) का विकास हुआ है जिसमें सुरक्षा दीर्घवृत्तीय वक्र (elliptic curve) से युक्त संख्या सैद्धांतिक समस्याओं पर आधारित होती है। अंतर्निहित समस्याओं की कठिनाई के कारण, ज्यादातर सार्वजनिक कुंजी एल्गोरिदम में मॉड्यूलर (modular) गुणन और घतियकरण जैसी गतिविधियाँ शामिल होती हैं। जो अधिकांश ब्लॉक सिफर्स विशेष रूप से प्रारूपिक कुंजी आकार से युक्त ब्लॉक सिफर्स में प्रयुक्त तकनीकों की तुलना में कम्प्युटेशनल रूप से अधिक मंहगे होते हैं। जिसके परिणाम स्वरुप सार्वजनिक कुंजी क्रिप्टो तंत्र सामान्यतः संकर क्रिप्टो तंत्र (hybrid cryptosystem) होते हैं, जिसमें एक तीव्र उच्च गुणवत्ता के सममित कुंजी एनक्रिप्शन एल्गोरिथम का उपयोग ख़ुद संदेश के लिए किया जाता है, जबकि सम्बंधित सममित कुंजी को संदेश के साथ भेजा जाता है, लेकिन सार्वजनिक कुंजी एल्गोरिथम का उपयोग करते हुए उसे एनक्रिप्ट किया जाता है। इसी प्रकार, संकर हस्ताक्षर योजनायें अक्सर प्रयुक्त की जाती हैं जिनमें एक क्रिप्टोग्राफिक हेश फंक्शन की गणना की जाती है और केवल परिणामी हेश को डिजिटल रूप से हस्ताक्षर किया जाता है।