Ein Hauptschlüssel bedient einen Satz mehrerer Schlösser. In der Regel ist der Schlüssel selbst nichts Besonderes, sondern nur die Schlösser, in die er passen soll. Diese Hauptschlüssel-Schlösser sind so konfiguriert, dass sie mit zwei oder mehr verschiedenen Schlüsseln funktionieren: einem für jedes Schloss (dem Wechselschlüssel), der keines der anderen Schlösser des Satzes bedienen kann, und dem Hauptschlüssel, der alle Schlösser des Satzes bedient. Bei Schlössern mit Hauptschlüsseln ist der Mechanismus, mit dem sie bedient werden, identisch mit dem aller anderen Schlösser des Satzes. So haben z. B. Hauptschlüssel-Stiftzuhaltungsschlösser oft zwei Scherstellen an jeder Stiftposition, eine für den Wechselschlüssel und eine für den Hauptschlüssel. Ein weitaus sichereres (und teureres) System hat zwei Zylinder in jedem Schloss, einen für den Wechselschlüssel und einen für den Hauptschlüssel.
Schließsysteme mit Hauptschlüssel verringern im Allgemeinen die Gesamtsicherheit. Die Tatsache, dass einige Stiftkammern zwei Scherpunkte haben, bietet mehr Möglichkeiten beim Picken und ermöglicht es auch, dass mehr Schlüssel funktionieren. Ein Standardzylinder mit 6 Stiften, der für die Betätigung mit nur einem Schlüssel ausgelegt ist, kann beispielsweise mit bis zu 26 = 64 Schlüsseln betätigt werden, wenn in jeder Kammer zwei Scherstellen vorhanden sind.
Größere Organisationen mit komplexeren Systemen können mehrere Ebenen von Hauptschlüsseln haben, wobei der Schlüssel der obersten Ebene in allen Schlössern des Systems funktioniert. Um dies zu veranschaulichen, kann man es sich als hierarchisches Diagramm oder als Baum vorstellen.
Es gibt einen praktischen Angriff, um einen funktionierenden Hauptschlüssel für ein ganzes System zu erstellen, wenn man nur Zugang zu einem einzigen Hauptschlüsselschloss, dem dazugehörigen Wechselschlüssel, einem Vorrat an geeigneten Schlüsselrohlingen und der Möglichkeit hat, neue Schlüssel zu fräsen.
Schlosser können auch Fräsungen für einen Ersatzhauptschlüssel bestimmen, wenn sie mehrere verschiedene Schlüsselbeispiele aus einem bestimmten System erhalten.