
Geschlechtsmerkmale sind physiologische Merkmale, die bei den beiden Geschlechtern einer Art unterschiedlich ausgeprägt sind. Es gibt primäre, sekundäre und tertiäre Geschlechtsmerkmale.

Primäre Geschlechtsmerkmale sind die Geschlechtsorgane, die vornehmlich der direkten Fortpflanzung dienen, bei Säugetieren beispielsweise Vulva, Vagina, die Ovarien, Uterus, Hoden, Samenleiter und Penis. Sie sind bei Schlupf oder Geburt vorhanden und legen das männliche und weibliche Geschlecht normalerweise fest.

Sekundäre Geschlechtsmerkmale sind nicht unmittelbar für die geschlechtliche Fortpflanzung notwendig, steigern aber in aller Regel den Fortpflanzungserfolg. Sie entwickeln sich während der Ontogenese durch die Einwirkung von Sexualhormonen, führen zur Geschlechtsreife, zeigen diese an und vervollständigen damit das geschlechtliche Erscheinungsbild als männlich beziehungsweise weiblich. Beim Menschen geschieht diese Entwicklung im Wesentlichen während der Pubertät.
Sekundäre Geschlechtsmerkmale können sich im Laufe der Evolution durch sexuelle Selektion wandeln. Sie steigern beispielsweise oft die Attraktivität gegenüber dem anderen Geschlecht, das Durchsetzungsvermögen gegenüber Konkurrenten oder dienen der Aufzucht der Jungtiere. Die sekundären Geschlechtsmerkmale des Menschen sind beispielsweise die Behaarung der Extremitäten, die Achselbehaarung, das Schamhaar, der Bartwuchs, die männliche Brust- und Rückenbehaarung, die weibliche Brust und die Ausbildung des weiblichen Geburtskanals mit der Anatomie des Beckens.

Bei anderen Tieren betrifft es häufig Feder- und Haarkleid, Gebiss- und Skelettmerkmale, aber auch Horn- und Geweihbildung, Milchdrüsen oder den Beutel bei Beuteltieren. Bei vielen Lebewesen sind die mit der Geschlechtsreife sich herausbildenden sekundären Geschlechtsmerkmale dauerhaft, manche Arten zeigen dagegen nur zur Paarungszeit einen Sexualdimorphismus.
Tertiäre Geschlechtsmerkmale sind sonstige Geschlechtsmerkmale. Sie bilden sich teilweise mit der Geschlechtsreife heraus, wie etwa die dunklere Färbung der Männchen der Welsartigen oder der Knochenbau in Form eines weiblichen oder männlichen Beckens oder die Körpergröße. Die Abgrenzung bei den physischen Merkmalen zwischen sekundären und tertiären Geschlechtsmerkmalen ist nicht immer eindeutig, da neben der Genetik auch die Umwelt eine maßgebliche Rolle spielt. Insbesondere geschlechtsspezifische Verhaltensweisen, beim Menschen auch psychische und soziale Merkmale, gehören zu den tertiären Geschlechtsmerkmalen und sind oft nicht erblich, sondern erlernt.