Polütonaalsus on kompositsioonitehnika muusikas, mille puhul helilooja kasutab ühe asemel kahte või enamat klahvi korraga. Näiteks võib üks mängija esineda C-duur, teine aga samaaegselt Es-duur. Igal kasutataval klahvil on konkreetne tonaalne keskpunkt, mis tavaliselt on klahviga seotud skaala esimene noot. Rohkem kui ühte klahvi kasutades loob helilooja mitu toonikeskust, mis teoreetiliselt muudab muusika kuulaja jaoks keerukamaks ja huvitavamaks.
Kuigi muusikud kalduvad klassifitseerima polütonaalsust pigem kaasaegse muusika meetodi alla, põhineb see definitsiooni järgi täielikult sadu aastaid eksisteerinud tonaalsetel kontseptsioonidel. Iroonilisel kombel ei saa tänapäevasem atonaalne muusika, mis loobub tonaalsete keskuste kasutamisest täielikult, tehniliselt olla polütonaalne, sest võtmed on parimal juhul ainult vihjatud või vihjatud. Seega on parem näha tehnikat kui loomingulist moodust kaasaegse heli saamiseks ilma tonaalseid reegleid hülgamata.
Kuna polütonaalsus on üsna silmatorkav, kasutavad heliloojad seda ainult siis, kui nad tahavad sihilikult tekitada julget mõju ja panna traditsioonilisele tonaalsusele kaasaegse pöörde. Polütonaalsuse ilmnemise määr sõltub aga sellest, kui tihedalt valitud võtmed on omavahel seotud, sest mitu klahvi ühtlustavad alati üksteist mingil moel ega ole seega kunagi tõeliselt sõltumatud. Näiteks kui teoses kasutataks F-duur ja A-duur, oleks seos tertsi intervall, mida peetakse kaashäälikuks ja mis on väga levinud. Kui helilooja kirjutaks F-duur ja B-duur, oleks intervall aga suurendatud või kõrgendatud kvarts, mis on vähem levinud dissonantne intervall, mis jääb palju rohkem kõrva.
Selle algusvormides kasutasid heliloojad nagu Wolfgang Amadeus Mozart polütonaalsust säästlikult ja rohkem koomilise efekti saavutamiseks. Hiljem sai polütonaalsusest heliloojate viis rõhutada, et teatud määral muusikaline kaos võib luua meeldiva suurema terviku. Nende heliloojate idee oli, et muusika teeb huvitavaks just dissonants, kontrapunkt ja mängijate või sektsioonide vaheline “võitlus”. Üks suurimaid heliloojaid selles osas oli Charles Ives, kelle kuulsat “Variatsioonid Ameerikast” peetakse polütonaalseks meistriteoseks.
Polütonaalsus ei pea esinema kogu muusikateoses, kuigi see võib olla. Tõenäoliselt oleks selle lihtsaim näide mängijad, kes esitavad sama meloodiat paralleelselt, alustades kahest erinevast helikõrgust. Sagedamini juhtub see siis, kui helilooja soovib end haripunktini üles ehitada.