El funcionament de la signatura electrònica es basa en la criptografia asimètrica o de clau pública i privada:

• Cada part té un parell de claus, una s'usa per xifrar i l'altra per desxifrar.
• Cada part manté en secret una de les claus (clau privada) i posa a la disposició del públic l'altra (clau pública).

A continuació descrivim el que realitza el programari de signatura del signatari i del destinatari del missatge signat:

1. Primer, el signant calcula el “hash” del seu missatge. El “hash” és el resultat d'una operació que es realitza sobre el missatge que dona lloc a un conjunt de dades de grandària fixa (independent de la grandària del missatge), que té la propietat d'estar associat al missatge, de tal manera que en la pràctica és impossible trobar dos missatges diferents que generin el mateix “hash”. Per tant, el “hash” és exclusiu del missatge que ho va generar. Aquest “hash” té l'avantatge que sol ser molt més petit que el missatge.
2. A continuació, el signant xifra el “hash” del missatge amb la seva clau privada. Aquesta és la signatura electrònica que s'adjunta al missatge original, i que només el signant pot generar, doncs és l'únic que coneix la seva pròpia clau privada.
3. El destinatari, en rebre el missatge, d'una banda calcula de nou el “hash” del missatge que ha rebut, i per un altre, desxifra la signatura adjunta utilitzant la clau pública del signatari, obtenint el “hash” que el signant va calcular. Si tots dos coincideixen, significa: que el missatge rebut ha estat enviat pel signant (doncs ha estat desxifrat amb la clau pública del signatari, l'única que pot desxifrar el xifrat amb la seva clau privada); que no ha estat manipulat (doncs els “hashes” coincideixen i hem indicat que dos missatges diferents no poden produir el mateix “hash”), i a més, el signant no podrà negar la seva autoria, doncs és l'únic que pot haver creat la signatura electrònica (és l'únic que coneix la seva clau privada).

El Ministeri d'Hisenda i Administracions Públiques ha desenvolupat una aplicació de signatura electrònica (AutoFirma) que posa a la disposició dels usuaris en l'adreça:

https://firmaelectronica.gob.es/Home/Descargas.html.

A Espanya la signatura electrònica és un terme jurídic encunyat en la Llei 59/2003 de Signatura Electrònica. En conseqüència té efectes legals. Fora del context jurídic, i en particular en l'àmbit tècnic, hi ha moltes definicions de tots dos termes i freqüentment s'usen com a sinònims.