1976 年，Whitfield Diffe 和 Martin Hellman 创建了公钥加密。公钥加密是重大的创新，因为它从根本上改变了加密和解密的过程。
Diffe 和 Hellman 提议使用两个密钥，而不是使用一个共享的密钥。一个密钥（称为“私钥”）是保密的。它只能由一方保存，而不能各方共享。第二个密钥（称为“公钥”）不是保密的，可以广泛共享。这两个密钥（称为“密钥对”）在加密和解密操作中配合使用。密钥对具有特殊的互补关系，从而使每个密钥都只能与密钥对中的另一个密钥配合使用。这一关系将密钥对中的密钥彼此唯一地联系在一起：公钥与其对应的私钥组成一对，并且与其他任何密钥都不关联。
由于公钥和私钥的算法之间存在特殊的数学关系，从而使得这种配对成为可能。密钥对在数学上彼此相关，例如，配合使用密钥对可以实现两次使用对称密钥的效果。密钥必须配合使用：不能使用每个单独的密钥来撤消它自己的操作。这意味着每个单独密钥的操作都是单向操作：不能使用一个密钥来撤消它的操作。此外，设计两个密钥使用的算法时，特意设计无法使用一个密钥确定密钥对中的另一个密钥。因此，不能根据公钥确定出私钥。但是，使得密钥对成为可能的数学原理也使得密钥对具有对称密钥所不具有的一个缺点。这就是，所使用的算法必须足够强大，才能使人们无法通过强行尝试，使用已知的公钥来解密通过它加密的信息。公钥利用数学复杂性以及它的单向特性来弥补它是众所周知的这样一个事实，以防止人们成功地破解使用它编码的信息。
如果将此概念应用于前面的示例，则发件人将使用公钥将纯文本加密成密码。然后，收件人将使用私钥将密码重新解密成纯文本。
由于密钥对中的私钥和公钥之间所存在的特殊关系，因此一个人可以在与许多人交往时使用相同的密钥对，而不必与每个人分别使用不同的密钥。只要私钥是保密的，就可以随意分发公钥，并让人们放心地使用它。使许多人使用同一个密钥对代表着密码学上的一个重大突破，因为它显著降低了密钥管理的需求，大大提高了密码学的可用性。用户可以与任意数目的人员共享一个密钥对，而不必为每个人单独设立一个密钥。
公钥加密是邮件安全中的一个基本要素。如果没有公钥加密，那么是否存在实用的邮件安全解决方案是值得怀疑的，因为在公钥加密出现之前，密钥管理是一件很麻烦的事情。在了解了公钥加密的基本概念之后，接下来便是了解如何借助这些概念来实现邮件安全性。
