Asümmeetrilise võtmega algoritmid kasutavad kahte võtit andmete krüpteerimiseks ja dekrüpteerimiseks. Neid võtmeid nimetatakse avalikuks võtmeks ja salajaseks võtmeks. Vastuvõtja avaliku võtme abil saab saatja andmed krüpteerida ja vastuvõtja saab andmed dekrüpteerida oma salajase võtmega. Asümmeetrilise krüpteerimise puhul peab iga infovahetuses osalev subjekt omama salajase ja avaliku võtme paari. Turvalisuse tagab algoritmi keerukus, mis välistab võimaluse tuletada ühest võtmest teist võtit.

Joonis 4‑3. Asümmeetrilise võtmega krüpteerimine (Allikas: Learning Materials for Information Technology Professionals (EUCIP-Mat))

Kuna asümmeetrilise krüpteerimise algoritm on ressursi ja ajamahukas siis reaalses rakenduses kasutatakse andmete krüpteerimisel sümmeetrilist algoritmi aga sümmeetrilise algoritmi võti edastatakse saajale kasutades asümmeetrilise krüpteerimise algoritmi koos saaja avaliku võtmega. Näiteks toimub e-kirja sõnumi krüpteerimine asümmeetrilise algoritmi abil nii, et saadetava sõnumi sisu krüpteeritakse selleks spetsiaalselt loodud sümmeetrilise võtmega ja võti omakorda krüpteeritakse sõnumi saaja avaliku võtmega. Krüpteeritud võti lisatakse kirjale ja saadetakse vastuvõtjale, kes saab krüpteeritud võtme ja sellega omakorda kirja sisu avada kasutades enda salajast võtit.

Tänapäeval kasutuselolevad asümmeetrilise võtme algoritmid:

• RSA nimi on tuletatud loojate nimetähtedest Ron Rivest, Adi Shamir ja Leonard Adleman. RSA kasutab suuri täisarvnumbreid krüpteerimisprotsessis ja on laialdaselt kasutusel avaliku võtme infrastrukuurides (PKI - Public Key Infrastructure). RSA algoritmi saab kasutada nii krüpteerimiseks kui digitaalseks allkirjastamiseks. RSA leiab kasutust erinevates keskkondades ja muuhulgas turvasoklite kihi (SSL) protokolli rakendamises.
• Diffie-Hellmann võtmevahetuse (Diffie-Helmann key exchange) on loojate nime järgi algoritm. Seda algoritmi kasutatakse peamiselt võtmete turvaliseks saatmiseks üle avaliku võrgu. Loojaid peetakse avaliku/salajase võtme põhimõtte asutajateks.
• Elliptiliste kõverate krüptosüsteem (ECC - Elliptic Curve Cryptography) on sarnase funktsionaalsusega RSA algoritmile. Seda rakendatakse väiksemate mõõtmetega seadmetes nagu mobiiltelefonid ja traadita seadmed. ECC on vähem mahukas ja vajab vähem arvutusressurssi. Avaliku ja salajase võtmepaari tuletamise idee baseerub kõveratel asuvate punktide kasutamisel.