Cinsi dimorfizm (q.yun. δι- — iki, μορφή — forma) — eyni cinsdən olan erkək və dişi arasındakı anatomik fərqdir. Cinsi dimorfizm özünü müxtəlif fiziki xüsusiyyətlərlə göstərə bilər.

• Ölçü. Əksər məməlilərdə və toyuqkimilərdə erkəklər dişilərdən daha böyük və ağırdır. Bir çox quşlarda (xüsusilə yırtıcı quşlarda), suda-quruda yaşayanlarda və buğumayaqlılarda, dişilər bir qayda olaraq erkəklərdən daha böyükdür. Tısbağalarda və ilanlarda dişilər erkəklərdən daha böyükdür; kərtənkələlərdə, əksinə, bir qayda olaraq, erkəklər dişilərdən daha böyükdür; gekkonlar istisna təşkil edir, onlarda böyük ölçü dişilərə xassdır.
• Tük örtüyü. Kişilər üçün saqqal, aslanlar və ya babuinlər üçün yal.
• Rəng. Quşlarda, xüsusən ördəklərdə lələklərin rəngi.
• Dəri. Marallarda buynuz, xoruzlarda pipik kimi xarakterik çıxıntılar və ya əlavə törəmələr.
• Dişlər. Hind fillərində dişlər, morjlarında və qabanlarda köpək dişləri erkəklərdə daha böyükdür.

Bəzi heyvanlar, ilk növbədə balıqlar, yalnız cütləşmə zamanı cinsi dimorfizm göstərir. Bir nəzəriyyəyə görə, hər iki cinsin də öz nəslinin qeydinə qalmasına verdiyi töhfələr nə qədər fərqlidirsə, cinsi dimorfizm də o qədər qabarıqdır. Bu həm də poliqamiya səviyyəsinin göstəricisidir.

Cinsi dimorfizm orqanizm böyüdükcə və inkişaf etdikcə daha çox nəzərə çarpmağa başlayır. Ümumiyyətlə, bədənin erkən mərhələlərində cinslər arasındakı görünüş əhəmiyyətsiz dərəcədə dəyişir.Cinsi yetkinlik yaşından sonra ortaya çıxan cinsi xüsusiyyətlərə "ikincil cinsi xüsusiyyətlər" deyilir. Birincil cinsi xüsusiyyətlər, öz növbəsində, reproduktiv proseslə birbaşa bağlıdır: cinsi orqanlar.

Kişilər və qadınlar arasındakı fərqlər müxtəlif səviyyələrdə baş verə bilər: morfoloji xarakterlər (anatomiya, ölçü, rəngləmə), fiziologiya, ekologiya, davranış və digərləri. Məsələn, bəzi növlərdə erkəklər böyük və rəngarəng, dişilər kiçik və rəngsizdir. Eynilə, yalnız bir cinsdə baş verən, digərində görmədiyimiz davranışlar var.