Thuật toán khóa đối xứng là những thuật toán hoặc là sử dụng cùng một khóa cho việc mật mã hóa và giải mật mã hoặc là khóa (thứ hai) sử dụng để giải mật mã có thể dễ dàng tính được từ khóa (thứ nhất) đã dùng để mật mã hóa. Các thuật ngữ khác bao gồm mật mã hóa khóa cá nhân, mật mã hóa một khóa và mật mã hóa khóa đơn.

Khóa đối xứng có thể nhóm thành mật mã khối và mật mã luồng. Mật mã luồng mật mã hóa 1 bit tại một thời điểm, ngược lại với mật mã khối là phương thức cho phép thực hiện trên một nhóm các bit ("khối") với độ dài nào đó trong một lần. Phụ thuộc vào phương thức thực hiện, mật mã khối có thể được thực hiện như là mật mã luồng tự đồng bộ (chế độ CFB). Tương tự, mật mã luồng có thể làm để nó hoạt động trên các khối riêng rẽ của văn bản thường tại một thời điểm. Vì thế, ở đây tồn tại sự đối ngẫu giữa hai cách thức này. Các mật mã khối như DES, IDEA và AES, và mật mã luồng như RC4, là những loại mật mã khóa đối xứng nổi tiếng nhất.

Các nền tảng mật mã học khác đôi khi cũng được phân loại như là mật mã học khóa đối xứng:

• Các hàm băm mật mã sản sinh ra sự băm thông điệp. Trong khi nó có thể rất dễ tính toán nhưng nó lại rất khó để đảo ngược (hàm một chiều), cho dù các thuộc tính khác thông thường cũng là cần thiết. MD5 và SHA-1 là các hàm băm nổi tiếng nhất.
• Các MAC (mã xác thực thông điệp), cũng được biết đến như là hàm băm có khóa, là tương tự như các hàm băm, ngoại trừ việc cần có khóa để tính toán việc băm. Như tên gọi của nó, chúng được sử dụng rộng rãi để xác thực thông điệp. Chúng thông thường được xây dựng từ các nền tảng khác, chẳng hạn từ mật mã khối, hàm băm không khóa hay mật mã luồng.