Seksuaalinen dimorfismi on ero morfologiassa saman lajin uros- ja naispuolisten jäsenten välillä. Seksuaaliseen dimorfismiin sisältyy sukupuolten välisiä koolon, värin tai kehon rakenteen eroja. Esimerkiksi urospuolisella pohjoisella kardinalilla on kirkkaanpunainen mänty, kun taas naispuolisella on himmeämpi mäntä. Urosleijonilla on harja, naisilla leijonilla ei.
Useimmissa tapauksissa, kun lajin uros- ja naaraspuolisten välillä on kooltaan eroja, uros on kummastakin sukupuolesta suurempi. Mutta joissakin lajeissa, kuten petolintuissa ja pöllöissä, naaras on sukupuolesta suurempi, ja tällaiseen kokoeroon viitataan käänteisellä seksuaalisella dimorfismilla.
Yksi varsin äärimmäinen käänteisen seksuaalisen dimorfismin tapaus esiintyy syvänmeren merikrotin lajeissa, joita kutsutaan kolminkertaisiin merirokkoihin (Cryptopsaras couesii). Naispuolinen kolmikantainen seadevilli kasvaa paljon urosta suurempana ja kehittää ominaisen illikumin, joka toimii saalistajana. Uros, noin kymmenesosa naaraasta, kiinnittyy itsensä naaraspuoliin loinen.