デジタル署名では、公開鍵暗号方式を通常とは逆の順序で利用します。送信者はまずデータからハッシュ関数を使ってハッシュ値（メッセージダイジェスト）を計算し、それを自分自身の「秘密鍵」で暗号化して署名を作成します。受信者は、送信者の「公開鍵」でその署名を復号してハッシュ値を取り出し、受け取ったデータから改めて計算したハッシュ値と比較します。両者が一致すれば「本人が作成したデータであること」と「送信後に改ざんされていないこと」の両方が同時に証明されます。
「秘密鍵で暗号化し、公開鍵で復号する」という、通常の公開鍵暗号方式（公開鍵で暗号化し秘密鍵で復号）とは逆の鍵の使い方をする点が最も問われやすいポイントです。この逆転の仕組みにより、署名を復号できた（＝正しい公開鍵で開けた）ことがそのまま「秘密鍵の持ち主本人が署名した証拠」になります。デジタル署名単体では「なりすましの相手が本当に本人か」までは証明できないため、電子証明書（認証局による本人確認）と組み合わせて使われる点もあわせて理解しておく必要があります。
署名作成の基礎となる「公開鍵暗号方式」「ハッシュ関数」、本人性を保証する「電子証明書」があります。