Dimorfisme seks atau dalam bahasa Inggeris disebut sexual dimorphism ialah suatu perbezaan sistematik dalam pembentukan fizikal antara individu yang berlainan jantina tetapi daripada spesies yang sama. Ia meliputi hidupan berjantina berbeza sama ada manusia, tumbuhan ataupun haiwan. Sebagai contoh, ia turut termasuk keadaan ciri fizikal samaada dari aspek warnanya, (merujuk secara spesifik kepada dikromatisme seksual), saiz, dan keadaan bentuk fizikal dalaman atau luaran yang nampak ataupun tidak nampak, bentuk fizikal yang digunakan untuk tujuan mempertahankan diri, menarik pasangan, ataupun bentuk-bentuk fizikal yang ada pada bulu, bulu pelepah, tanduk, tulang dan sebagainya.
Burung kuang biasa betina (kiri) dan jantan, menggambarkan perbezaan ketara dari segi warna dan saiz kedua-dua jantina.Burung merak jantan (kanan) mengawan burung merak betina.Itik melewar jantan (depan) dan betina. Itik melewar jantan mempunyai kepala hijau yang memang jelas.Dimorfisme seks Gajah Laut Utara yang poligami.Argiope appensa betina (kiri) dan jantan, menunjukkan perbezaan dimorfisme seks yang ketara di kalangan labah-labah, yang mana si jantan jauh lebih kecil daripada si betina.
