Em biologia, o dimorfismo sexual é considerado quando há ocorrência de hábitos do sexo masculino e feminino de uma espécie com características físicas não sexuais marcadamente diferentes. Pode ocorrer em qualquer grupo de seres vivos, protistas, plantas ou animais, que apresentem espécies pertencentes unissexuais. A função dessas diferenças, em muitos casos, está relacionada à luta pelos requisitos pelo direito de reproduzir, tais caracteres sendo usados para lutar por um(a) parceiro(a) ou impressioná-lo(a) com os seus dotes. Em algumas plantas, especificamente, as diferenças são puramente formuladas e não competitivas.

Um tipo comum de dimorfismo é a ornamentação. Um componente frequente de tal ornamentação dimórfica é o dicromatismo sexual, o que significa que os sexos de uma mesma espécie diferem na coloração, como é o caso em muitas espécies de aves e répteis.

Características dimórficas exageradas são usadas predominantemente na competição entre companheiros. A ornamentação pode ser cara para se produzir ou manter, o que tem resultados evolutivos complexos, mas os custos e prováveis variam, dependendo da natureza da ornamentação (tal como o mecanismo de cor complexa).