Una cifra monoalfabetica è una funzione biunivoca che ha per dominio l'insieme dei segni chiari e per codominio l'insieme dei segni cifrati.

Una simile relazione è anche detta 1:1 (uno a uno), infatti ad ogni segno chiaro deve corrispondere uno e un solo segno cifrato e viceversa.

Molte volte il codominio coincide con il dominio e quindi si usano gli stessi simboli dell'alfabeto chiaro; la funzione cifrante si riduce ad una permutazione dell'alfabeto; altre volte si usano invece come cifre gruppi di due o tre cifre, e cioè numeri da 00 a 99 o da 000 a 999. In passato era frequente usare simboli geometrici o di fantasia.

Per aumentare la sicurezza di un cifrario monoalfabetico di fronte alla crittanalisi statistica si può eliminare la clausola della biunivocità in quattro modi diversi, che non si escludono a vicenda.

• Non cifrati: Usare una relazione non ovunque definita, in altre parole alcuni segni non vengono cifrati; nella crittografia classica è abituale non cifrare spazi(*)e segni di interpunzione; le minuscole di solito vengono convertite in maiuscole e quindi cifrate come tali. I numeri o meglio le cifre decimali di solito vengono scritti per esteso, altrimenti devono avere un cifra anche loro.
• Omofoni: Usare una relazione non univoca, quindi alcuni segni chiari, almeno i più frequenti, sono cifrati con diversi segni cifranti da alternare preferibilmente a caso.
• Polifoni: Usare una relazione non iniettiva, quindi diversi segni chiari sono cifrati con lo stesso segno (polifono).
• Nulle: Usare una relazione non suriettiva, quindi ci sono alcuni segni cifrati (nulle) che non corrispondono a nessun segno chiaro.