Heterotalizmus ( más görög ἕτερος - "különféle" és θαλλός - "ág") - kétlakiság és ön-inkompatibilitás, amely sok gombára és néhány algára jellemző.
A heterotalizmus jelenségét A. F. Blaxley amerikai genetikus fedezte fel 1904-ben nyálkahártya gombákkal kapcsolatos munkájában . Blaxley a heterotalizmust a növények kétlakiságával analógnak tartotta . Egyazon faj morfológiailag megkülönböztethetetlen, nemében eltérő törzseit jelölte pluszjellel (+) és mínuszjellel (-).
H. Whitehouse (1949) szerint morfológiai és fiziológiai heterotalizmust különböztetnek meg. Az első esetben a kétlaki törzsek egyedeinek morfológiailag differenciált nemi szervei vannak, a második esetben nincs morfológiai különbség a nemek között.
Szembeszáll a homotalizmussal – az önkompatibilitás jelenségével.