排他的論理和
K {\displaystyle K} を鍵とする暗号に使うこともできる。平文を P {\displaystyle P} とすると、 P ⊕ K {\displaystyle P\oplus K} を暗号文とすることができる。
先の例でいえば、平文 0011 ( 2 ) {\displaystyle 0011_{(2)}} が鍵 0110 ( 2 ) {\displaystyle 0110_{(2)}} を使って暗号文 0101 ( 2 ) {\displaystyle 0101_{(2)}} に変換され、次のとおり同一の鍵を使って暗号文から平文に復号できる。
0101 ( 2 ) ⊕ 0110 ( 2 ) = 0011 ( 2 ) {\displaystyle 0101_{(2)}\oplus 0110_{(2)}=0011_{(2)}}
バーナム暗号は、この性質を利用した暗号である。一般に鍵交換問題があることから、短い鍵を元にした何らかの数列を使うことも多いが、ワンタイムパッドによるバーナム暗号には原文と同じ長さの鍵(そのような大量の情報量をもつものは、もはや運用上は「鍵」とはいえないが)が必要である。解読が絶対に不可能(理論的に、どのような解読結果も同様に確からしいものになってしまう)という意味では最強の暗号であるが、暗号の利用は運用の面も含めて総合的に判断しなければならないものであり、鍵の事前共有とその秘匿に必要な多大なコストが大きな難点である。