Donanım güvenlik modülleri çok yüksek kapasiteli akıllı kartlar gibi iş gören özel donanımlardır. Bu tür cihazlar da akıllı kartlar gibi kriptografik anahtarların saklanması ve cihaz vasıtasıyla kullanılması işine yararlar. Çok özel donanımlar oldukları için maliyetleri oldukça yüksektir. Bu cihazlar hem daha uzun anahtarlar kullanılmasına (4096 bit RSA gibi) yarar hem de çok yüksek performansla kripto işlemi yapabilirler (bazı modellerde saniyede 400 adet 1024 bit RSA işlemi gibi). Donanım güvenlik modülleri İngilizce HSM (Hardware veya Host Security Module) adıyla tanınır.

Donanım güvenlik modülleri iki temel tipte yer alır: