อัตลักษณ์ทางเพศ (อังกฤษ: sexual identity) หมายคือความคิดของบุคคลในแง่ของคนที่ชอบหรือมีเสน่ห์ทางเพศ[1] บางครั้งอัตลักษณ์ทางเพศ อาจส่อถึง รสนิยมทางเพศ เมื่อผู้คนระบุหรือไม่ระบุตัวด้วยรสนิยมทางเพศหรือเลือกที่จะไม่ระบุด้วยรสนิยมทางเพศ[2] อัตลักษณ์ทางเพศและพฤติกรรมทางเพศมีความคล้ายกัน แต่ก็มีความโดดเด่นด้วยอัตลักษณ์ที่อ้างถึงความคิดของแต่ละบุคคลเกี่ยวกับพฤติกรรมของตัวเอง พฤติกรรมที่อ้างถึงการกระทำทางเพศของแต่ละบุคคลและรสนิยมทางเพศหมายถึงความรู้สึกรักใคร่และดึงดูดทางเพศต่อบุคคล เพศตรงข้าม เพศเดียวกัน ทั้งสองเพศ มากกว่าหนึ่งเพศหรือไม่รักใครเลยอัตลักษณ์ทางเพศ ครอบคลุมถึงสิ่งบ่งชี้ทุกอย่างทั้งทางด้านกายภาพภายนอกซึ่งสามารถสังเกตเห็นได้โดยง่าย และทางด้านจิตใจที่เป็นนามธรรม เช่น หน้าอก อวัยวะเพศ น้ำเสียง ความสูง ความแข็งแรง ความอ่อนไหว ความอ่อนหวาน ความก้าวร้าว ซึ่งแต่ละเพศจะมีอัตลักษณ์ที่แตกต่างกันไปเป็นลักษณะเฉพาะที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติหรือพันธุกรรม ดังนั้นบุคคลที่มีจิตใจโน้มเอียงไปในทางตรงกันข้ามกับอัตลักษณ์ทางเพศของตนเอง จึงปรารถนาที่จะเปลี่ยนอัตลักษณ์ทางเพศของตนเองไปตามความโน้มเอียงทางเพศของจิตใจ ซึ่งในยุคปัจจุบันอัตลักษณ์ทางเพศที่เห็นเพียงภายนอกอาจมิใช่สิ่งบ่งชี้เพศอย่างแท้จริง เนื่องมีสภาวะเป็นเพียงเพศสภาพ ซึ่งอาจมิใช่เพศวิถี แต่ในโลกยุคใหม่คนส่วนหนึ่งก็ให้การยอมรับในเรื่องดังกล่าวมากขึ้นตามลำดับ ดังนั้นการเลือกปฏิบัติอันเนื่องมาจากมีอัตลักษณ์ทางเพศที่แตกต่างกันจึงมิควรได้รับการยอมรับว่าเป็นสิ่งที่ควรกระทำได้อีกต่อไป เพราะเป็นการอยุติธรรมต่อบุคคลนั้นๆที่ได้รับการเลือกปฏิบัติที่ไม่เท่าเทียมกันดังเช่นในประเทศที่นับถือศาสนาอิสลามในหลายๆประเทศ