Una clave dicotómica es una serie de preguntas sobre un organismo. Las preguntas se presentan en parejas y se organizan de manera que al responderlas se obtiene una identificación correcta del organismo. Un ejemplo de una clave dicotómica está disponible en el sitio web del Museo Americano de Historia Natural.
Las claves dicotómicas, también conocidas como claves de acceso único o claves secuenciales, analíticas o de ruta, son herramientas utilizadas por científicos y naturalistas aficionados para identificar organismos de especies desconocidas. No están pensados para ser utilizados como sistemas de clasificación, aunque las preguntas pueden agruparse según los esquemas de clasificación contemporáneos.
Al usar una clave dicotómica, al usuario se le presentan dos preguntas sobre el organismo en cuestión, y solo puede responder una de las preguntas de manera afirmativa. Cada respuesta afirmativa conduce a otro par de preguntas hasta que el usuario identifique correctamente el organismo.
Una crítica de las claves dicotómicas es que el organismo que se está examinando puede no tener todas las cualidades representadas en las preguntas que el usuario hace al intentar identificarlo. Por ejemplo, los gatos suelen tener pelo, pero los gatos Sphinx no. Por lo tanto, una serie de preguntas diseñadas para identificar a un gato identificaría incorrectamente a una Esfinge como otra cosa. Un problema similar resultaría si el usuario no tuviera acceso completo al organismo. Por ejemplo, si una pregunta se refería a la forma de los dientes de un organismo y el usuario no tuvo la oportunidad de examinar sus dientes, la clave no sería útil.