Metodo di composizione elaborato da Arnold Schönberg tra il 1908 e il 1923 come principio attorno al quale organizzare la musica atonale. Innanzitutto il compositore dispone le dodici note della scala cromatica in un determinato ordine, formando una serie di note. Quindi compone il suo pezzo senza ripetere la stessa nota prima di aver impiegato tutte le altre della serie, e ricominciando dalla prima quando la serie è esaurita. Le note possono essere usate una dopo l'altra, come melodia, oppure simultaneamente, come accordi. Esse possono essere assegnate a qualsiasi strumento o voce, a discrezione del compositore. La serie può anche subire tre tipi di variazione: la retrogradazione (dalla fine all'inizio); l'inversione (rovesciando la direzione degli intervalli); e la retrogradazione dell'inversione (combinando le due precedenti). La serie originale e le variazioni possono anche essere trasposte su altezze superiori o inferiori.

I primi lavori nei quali Schönberg fece uso della nuova tecnica furono i Cinque pezzi per pianoforte op. 23, la Serenata per settetto op. 24 e la Suite per pianoforte op. 25, tutti completati nel 1923. La musica dodecafonica di Schönberg ha spesso una forte carica emotiva ed espressionistica. Utilizzando il suo metodo, i suoi allievi Alban Berg e Anton Webern produssero opere straordinarie; in particolare, Berg vi inserì elementi di tonalità, costruendo talvolta serie dodecafoniche contenenti accordi tradizionali; mentre Webern usò la serie in modo più astratto, spesso segmentandola, creando uno stile musicale basato sulla limpidezza e la concisione. Prima della seconda guerra mondiale pochi compositori al di fuori della cerchia ristretta di Schönberg adottarono la dodecafonia; due importanti eccezioni sono costituite da Ernst Krenek e Frank Martin.

Il metodo costituì la prima e più famosa formulazione del concetto di serialità, l'innovazione più profonda e fertile nella musica del Novecento. La serialità consiste nella ripetizione e variazione di una data sequenza (la serie) secondo tutti gli elementi musicali: non solo l'altezza, ma anche il ritmo, il timbro e persino i livelli di intensità sonora. Questa estensione del concetto derivò da Webern, che aveva applicato il sistema nel modo più rigoroso. Negli anni Quaranta, la sua musica esercitò un'influenza diretta su Olivier Messiaen, e nel dopoguerra su artisti come Karlheinz Stockhausen, Iannis Xenakis e Pierre Boulez, allievi di Messiaen al Conservatorio di Parigi. Il "serialismo totale" si riscontra in opere come il Livre d'orgue di Messiaen e le Structures I per due pianoforti di Boulez, entrambe del 1951. Negli anni Cinquanta, l'influente gruppo di compositori che faceva capo a Milton Babbitt e Roger Sessions presso la Princeton University costituì una scuola di composizione rigorosamente seriale, che ha formato un importante filone della vita musicale statunitense.

Dagli anni Cinquanta i compositori usarono con sempre maggior libertà il concetto di serialità, assimilandola nei propri stili personali e sviluppandola secondo le proprie esigenze come una tecnica tra le altre. In Italia, la musica dodecafonica fu accolta, sin dalla diffusione dei primi lavori di Schönberg, da artisti come Goffredo Petrassi e Luigi Dallapiccola; in seguito, partendo dagli studi di Webern, anche Luigi Nono, Bruno Maderna e Luciano Berio utilizzarono il metodo dodecafonico per le loro composizioni.