Kahdenvälinen symmetria, jota joskus kutsutaan heijastussymmetriaksi tai peilisymmetriaksi, tarkoittaa, että esineellä tai muodolla on kaksi puoliskoa, jotka ovat toistensa peilikuvia. Esimerkiksi iso kirjain T ja tasakylkinen kolmio ovat kahdenvälisesti symmetrisiä. Termiä käytetään yleisimmin biologiassa, jossa se viittaa organismeihin, joilla on kaksi symmetristä puoliskoa jaettuna vain yhdelle tasolle. Tätä kutsutaan saggitaalitasoksi, kuvitteelliseksi pystytasoksi, joka kulkee organismin kehon keskikohdan edestä taakse ja jakaa sen vasemmalle ja oikealle puolelle. Useimmilla eläinlajeilla on kahdenvälinen symmetria, myös ihmisillä, ja kasveilla on usein erityisiä rakenteita, jotka ovat kahdenvälisesti symmetrisiä.
Kun termiä “kahdenvälinen symmetria” käytetään viittaamaan eläviin olentoihin geometristen muotojen sijasta, symmetria on vain likimääräinen, koska biologisen kasvun prosessi ei ole täysin tarkka eikä yksikään organismi ole täysin symmetrinen. Sisäelinten sijoittelun ja rakenteen ei myöskään tarvitse olla täysin symmetrinen, jotta organismia voidaan pitää kahdenvälisesti symmetrisenä. Ihmisen maksa sijaitsee esimerkiksi vatsaontelon oikealla puolella, ja on täysin normaalia, että henkilöllä on epäsymmetrioita, kuten toinen käsi tai jalka, joka on hieman pidempi kuin toinen.
Kahdenvälinen symmetria erotetaan säteittäisestä symmetriasta, joka viittaa muotoihin, jotka voidaan jakaa karkeasti symmetrisiksi puoliskoiksi useampaa kuin yhtä tasoa pitkin. Meritähti ja meduusat ovat esimerkkejä säteittäisesti symmetrisistä eläimistä. Kahdenvälisesti symmetrisillä organismeilla, koska ne ovat symmetrisiä vain yhdellä tasolla, on erilaiset etu- ja takaosat, mutta säteittäisesti symmetrisillä organismeilla ei. Monissa kasveissa on kahdenvälisesti symmetrisiä osia, kuten puiden lehtiä.
Eläinlajeja, joilla on kahdenvälinen symmetria, kutsutaan yhdessä kaksisuuntaisiksi. Tämä on valtava luokka, joka sisältää suurimman osan eläinfylaista ja joka käsittää valtavan määrän erilaisia organismeja, litteistä matoista ihmisiin. Tämän ryhmän vanhimman vahvistetun fossiilin uskotaan olevan yli 500 miljoonaa vuotta vanha.
Kahdenvälinen symmetria tarjoaa organismeille useita etuja. Sen avulla organismi voi olla virtaviivaisempi ja siten nopeampi. On todellakin huomattava, että eläinlajit, joilla ei ole kahdenvälistä symmetriaa, ovat joko hyvin hitaasti liikkuvia, kuten meritähtiä, tai ovat täysin istumattomia, kuten esimerkiksi sienien ja vuokkoeläinten kaltaisten organismien tapauksessa.
Laji, jolla on vartalo, joka on erikoistunut liikkumaan tietyllä akselilla sen sijaan, että se olisi tasaisesti kaikkiin suuntiin, voi myös keskittää suurimman osan aistielimistään ja niihin liittyvästä hermokudoksesta kehon etuosaan sen sijaan, että niiden olisi levitettävä kaikkiin suuntiin. Tämä organismin tärkeimmän osan erikoistuminen, nimeltään kefalisaatio, voi johtaa monimutkaisemman käyttäytymisen ja älykkyyden kehittymiseen hermokudoksen keskittyessä. Kaikki organismit, joilla on enemmän kuin hyvin alkeellinen hermosto, ovat bilaterioita. Ihmisten ja muiden erittäin älykkäiden eläinten monimutkaiset aivot ovat evoluution alkuperänsä tässä prosessissa.