暗号化と復号とで異なる2つの鍵（秘密鍵と公開鍵）を使用する方式。秘密鍵は、その所有者（署名者）によって秘密を保って管理される鍵であり、秘密鍵と対になる公開鍵は基本的に公開することが可能で、他の人（署名検証者）に利用してもらうための鍵。電子署名は、秘密鍵鍵で署名を作成し、秘密鍵と対になる公開鍵で検証することになる。
電子署名法で、使用が認められている「公開鍵暗号」としては、RSA暗号方式、DSA署名方式、およびECDSA署名方式の3種類。このうち、DSA署名方式とECDSA署名方式は、公開鍵暗号に分類されますが、署名しかできない公開鍵暗号方式。