Una chiave dicotomica è una serie di domande su un organismo. Le domande sono presentate a coppie e organizzate in modo tale che la loro risposta porti alla corretta identificazione dell'organismo. Un esempio di chiave dicotomica è disponibile sul sito web dell'American Museum of Natural History.
Le chiavi dicotomiche, conosciute anche come chiavi ad accesso singolo o sequenziali, analitiche o chiavi di percorso, sono strumenti usati dagli scienziati e dai naturalisti dilettanti per identificare organismi di specie sconosciute. Non sono pensati per essere usati come sistemi di classificazione, sebbene le domande possano essere raggruppate secondo schemi di classificazione contemporanei.
Quando si utilizza una chiave dicotomica, all'utente vengono presentate due domande sull'organismo a portata di mano e può rispondere solo a una delle domande in senso affermativo. Ogni risposta affermativa porta a un altro paio di domande fino a quando l'utente non identifica correttamente l'organismo.
Una critica alle chiavi dicotomiche è che l'organismo esaminato potrebbe non avere tutte le qualità rappresentate nelle domande che l'utente sta chiedendo mentre cerca di identificarlo. Ad esempio, i gatti in genere hanno la pelliccia, ma i gatti Sfinge non lo fanno. Pertanto, una serie di domande volte a identificare un gatto identificerebbe erroneamente una Sfinge come qualcos'altro. Un problema simile risulterebbe se l'utente non avesse accesso completo all'organismo. Ad esempio, se una domanda si riferisce alla forma dei denti di un organismo e l'utente non ha avuto l'opportunità di esaminarne i denti, la chiave non sarebbe utile.