W przeciwieństwie do kryptografii z kluczem symetrycznym, do zakodowania i rozkodowania danych używane są różne klucze. Dlatego właśnie system ten nazywany jest też "kryptografią z kluczem asymetrycznym". Kwestią wywołującą pewne zamieszanie jest to, że zarówno nadawca, jak i odbiorca posiada dwa klucze - przy każdej transakcji wykorzystywane są ogółem co najmniej cztery klucze. Każda ze stron posiada "klucz publiczny", który jest ogólnie dostępny i dostarczany w sposób jawny. Każda strona posiada też "klucz prywatny", który jest poufny i musi być skutecznie chroniony przez jego posiadacza. Do zakodowania lub rozkodowania danych potrzebna jest para klucz publiczny/klucz prywatny.

Cały proces przebiega następująco: dane są szyfrowane przez nadawcę przy użyciu klucza publicznego odbiorcy; dane są podpisywane cyfrowo za pomocą klucza prywatnego nadawcy, służącego też do wyliczenia sumy kontrolnej danych, która ma umożliwić sprawdzenie ich integralności; dane są rozkodowywane przy użyciu klucza prywatnego odbiorcy; odbiorca może potwierdzić tożsamość nadawcy i integralność danych poprzez rozkodowanie cyfrowego podpisu przy użyciu klucza publicznego nadawcy.