Le dimorphisme sexuel est la différence de morphologie entre les membres mâles et femelles de la même espèce. Le dimorphisme sexuel comprend des différences de taille, de coloration ou de structure corporelle entre les sexes. Par exemple, le cardinal du nord mâle a un plumage rouge vif tandis que la femelle a un plumage plus terne. Les lions mâles ont une crinière, les lions femelles non.
Dans la plupart des cas, lorsqu'il existe des différences de taille entre le mâle et la femelle d'une espèce, c'est le mâle qui est le plus grand des deux sexes. Mais dans quelques espèces, comme les oiseaux de proie et les hiboux, la femelle est la plus grande des sexes et une telle différence de taille est appelée dimorphisme sexuel inverse.
Un cas assez extrême de dimorphisme sexuel inversé existe chez une espèce de baudroie en eau profonde appelée les seadevils triplewart (Cryptopsaras couesii). Le seadevil triplewart femelle devient beaucoup plus grand que le mâle et développe l'illicium caractéristique qui sert de leurre aux proies. Le mâle, environ un dixième de la taille de la femelle, s'attache à la femelle en tant que
parasite.