密码学可分为：古典密码学和现代密码学。在西方语文中，密码学一词源于希腊语kryptós“隐藏的”，和gráphein“书写”。古典密码学主要关注信息的保密书写和传递，以及与其相对应的破译方法。而现代密码学不只关注信息保密问题，还同时涉及信息完整性验证（消息验证码）、信息发布的不可抵赖性（数字签名）、以及在分布式计算中产生的来源于内部和外部的攻击的所有信息安全问题。古典密码学与现代密码学的重要区别在于，古典密码学的编码和破译通常依赖于设计者和敌手的创造力与技巧，作为一种实用性艺术存在，并没有对于密码学原件的清晰定义。而现代密码学则起源于20世纪末出现的大量相关理论，这些理论使得现代密码学成为了一种可以系统而严格地学习的科学。
密码学是数学和计算机科学的分支，同时其原理大量涉及信息论。著名的密码学者罗纳德·李维斯特解释道：“密码学是关于如何在敌人存在的环境中通信”，自工程学的角度，这相当于密码学与纯数学的差异。密码学的发展促进了计算机科学，特别是在于电脑与网络安全所使用的技术，如访问控制与信息的机密性。密码学已被应用在日常生活：包括自动柜员机的芯片卡、电脑用户访问密码、电子商务等等。
对称密钥加密：
对称密钥加密是密码学中的一种加密法，是以转换其中一个数字、字母或仅字符串随机字母，一个秘密密钥会以特定的方式变更消息里面的文字或字母，例如更换字母相对位置（例如hello变成lohel）。只要寄件者与收件者知道秘密密钥，他们可以加密和解密并使用这个数据。
公开密钥加密：
公开密钥加密（也称为非对称加密）是密码学中的一种加密法，非对称密钥，是指一对加密密钥与解密密钥，某用户使用加密密钥加密后所获得的数据，只能用该用户的解密密钥才能够解密。如果知道了其中一个，并不能计算出另外一个。因此如果公开了其中一个密钥，并不会危害到另外一个。因此公开的密钥为公钥；不公开的密钥为私钥。
数字签名：
数字签名（又称公钥数字签名、电子签名）是一种类似写在纸上的签名，但是使用了公钥加密领域的技术实现，用于鉴别数字信息的方法。在网络上，我们可以使用“数字签名”来进行身份确认。数字签名是一个独一无二的数值，若公钥能通过验证，那我们就能确定对应的公钥的正确性，数字签名兼具这两种双重属性："可确认性"及"不可否认性（不需要笔迹专家验证）"。
密码学与密码分析的历史：
许多物理设备被用来辅助加密，例如古希腊斯巴达的密码棒，这是一个协助置换法的圆柱体，可将信息内字母的次序调动，利用了字条缠绕木棒的方式，把字母进行位移，收信人要使用相同直径的木棒才能得到还原的信息。在欧洲中世纪时期，密码栏用在某类隐写术上。
多字符加密法出现后，更多样的辅助工具出现，如阿尔伯蒂发明的密码盘、特里特米乌斯发明的表格法、以及美国总统汤玛斯·杰佛逊发明的杰弗逊圆盘（巴泽里耶斯约在1900年再次独立发明改进）。
二十世纪早期，多项加解密机械被发明且被注册专利，包括最有名的转轮机，第二次世界大战德军所用，别名‘谜’式密码机（恩尼格玛密码机），其加密法是在第一次世界大战后针对当时破密术所做最好的设计。
二十世纪早期的密码学本质上主要考虑语言学上的模式。从此之后重心转移，现在密码学使用大量的数学，包括信息论、计算复杂性理论、统计学、组合学、抽象代数以及数论。密码学同时也是工程学的分支，但却是与别不同，因为它必须面对有智能且恶意的对手，大部分其他的工程仅需处理无恶意的自然力量。查看密码学问题与量子物理间的关连也是当前热门的研究。
第一次世界大战：
1914年8月25日德国的马格德堡巡洋舰（Magdeburg）在芬兰湾（Gulf of Finland）搁浅，俄国搜出多份德国的文件及两本电码本，一本被送往英国的“40号房间”（Room 40）进行密码分析。同时，无线电的发明亦使得截获密信易如反掌。由于德国通往美国的电缆在大战开始时被剪断了，德国借用了美国的海底电缆发电报到华盛顿，但电缆经过了英国，1917年1月17日齐默尔曼电报被“40号房间”截获。同年2月23日，密电内容揭开了，内容指德国将在1917年2月1日开始‘无限制潜艇战’，用潜艇攻击战时包括中立国在内的海上商运船。为了阻止美国因此参战，德国建议墨西哥入侵美国，并承诺帮助墨西哥从美国手中夺回得克萨斯、新墨西哥和亚利桑那三州。德国还要墨西哥说服日本共同进攻美国，德国将提供军事和资金援助。密电内容揭开后，美国在4月16日向德国宣战。
第二次世界大战：
德国汲取了第一次大战的教训，发展出以机械代替人手的加密方法。雪毕伍斯（Arthur Scherbius）发明了“谜”（ENIGMA，恩尼格玛密码机），用于军事和商业上。“谜”主要由键盘、编码器和灯板组成。三组编码器合、加上接线器和其他配件，合共提供了种一亿亿种编码的可能性。1925年，“谜”开始有系列生产，在20年间，德国军方购入了3万多台“谜”，亦难倒了“40号房”，成为德国在二次大战的重要工具。波兰位于德国东面，俄国的西面，一直受到威胁，故成立了波兰密码局（Biuro Szyfrow）以获取情报。波兰从汉斯-提罗·施密德（Hans-Thilo Schmidt）处得到谍报，由年轻的数学家马里安·雷耶夫斯基（Marian Rejewski）解译，用了一年时间编纂目录，并在1930年代制造了“*弹炸**”（bomba），渐渐掌握了解“谜”的技术。
1938年12月德国加强了“谜”的安全性，令波兰失去了情报。“谜”成为了希特勒（Hitler）闪电战略的核心，每天更改的加密排列维系了强大快速的攻击。1939年4月27日德国撤销与波兰的互不侵犯条约，波兰才不得不决定把“*弹炸**”这个构想与英、法分享，合力破解新的“谜”。1939年9月1日，德国侵击波兰，大战爆发。英国得到了波兰的解密技术后，40号房间除了原有的语言和人文学家，还加入了数学家和科学家，后来更成立了政府代码暨密码学校（Government code and Cipher School），5年内人数增至7000人。1940至1942年是加密和解密的拉锯战，成功的解码提供了很多宝贵的情报。例如在1940年得到了德军进攻丹麦和挪威的作战图，以及在不列颠战役（Battle of Britain）事先获得了空袭情报，化解了很多危机。但“谜”却并未被完全破解，加上“谜”的网络很多，令德国一直在大西洋战役中占上风。最后英国在“顺手牵羊”的行动中在德国潜艇上俘获“谜”的密码簿，破解了“谜”。英国以各种虚假手段掩饰这件事，免得德国再次更改密码，并策划摧毁了德国的补给线，缩短了大西洋战役的持续时间。
现代密码学：
第二次世界大战后计算机与电子学的发展促成了更复杂的密码，而且计算机可以加密任何二进制形式的数据，不再限于书写的文字，以语言学为基础的破密术因此失效。多数计算机加密的特色是在二进制字符串上操作，而不像经典密码学那样直接地作用在传统字母数字上。然而，计算机同时也促进了破密分析的发展，抵消了某些加密法的优势。不过，优良的加密法仍保持领先，通常好的加密法都相当有效率（快速且使用少量资源），而破解它需要许多级数以上的资源，使得破密变得不可行。
虽然频率分析是很有效的技巧，实际上加密法通常还是有用的。不使用频率分析来破解一个消息需要知道当前是使用何种加密法，因此才会促成了谍报、贿赂、窃盗或背叛等行为。直到十九世纪学者们才体认到加密法的算法并非理智或实在的防护。实际上，适当的密码学机制（包含加解密法）应该保持安全，即使敌人知道了使用何种算法。对好的加密法来说，密钥的秘密性理应足以保障数据的机密性。这个原则首先由奥古斯特·柯克霍夫（Auguste Kerckhoffs）提出并被称为柯克霍夫原则（Kerckhoffs' principle）。信息论始祖克劳德·艾尔伍德·香农（Claude Shannon）重述：“敌人知道系统。”
大量的公开学术研究出现，是现代的事，这起源于一九七零年代中期，美国国家标准局（National Bureau of Standards, NBS；现称国家标准技术研究所，National, NIST）制定数字加密标准（DES），惠特菲尔德·迪菲和Hellman提出的开创性论文，以及公开发布RSA。从那个时期开始，密码学成为通信、电脑网络、电脑安全等上的重要工具。许多现代的密码技术的基础依赖于特定计算问题的困难度，例如因数分解问题或是离散对数问题。许多密码技术可被证明为只要特定的计算问题无法被有效的解出，那就安全。除了一个著名的例外：一次性密码本（one-time pad，OTP），这类证明是偶然的而非决定性的，但是是当前可用的最好的方式。
密码学算法与系统设计者不但要留意密码学历史，而且必须考虑到未来发展。例如，持续增加计算机处理速度会增进蛮力攻击（brute-force attacks）的速度。量子计算的潜在效应已经是部分密码学家的焦点。
密码学原型：
多数的密码学理论研究在探讨密码学原型：具备基本密码学特质的算法以及和其他问题的关连。例如，容易正向运算却难以逆向运算的单向函数。通常而言，密码应用如果要安全，就必须保证单向函数存在。然而，如果单向函数存在，就表示P ≠ NP。既然当前P与NP问题仍是未解，我们就无从得知单向函数是否存在。如果单向函数存在，那安全的准随机数产生器与准随机数函数就存在。 当前已知的密码学原型仅提供基本的机能。通常是机密、消息完整、认证、和不可否认。任何其他机能都是基本算法的组合与延伸，这类组合称为密码系统。例如PGP、SSH、SSL/TLS、公开密钥基础建设和数字签名等。其他密码原型还有加密算法本身、单向排列、暗门排列等。
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