Thay vì sử dụng hộ chiếu giấy, nhiều nước đã dùng hộ chiếu sinh trắc học hay còn gọi là hộ chiếu điện tử, hộ chiếu số, hoặc e-passport.
Hộ chiếu sinh trắc học thực chất là hộ chiếu giấy bình thường nhưng được gắn chíp điện tử rất mỏng. Bên cạnh những thông tin cá nhân thường thấy (như: họ tên, ngày sinh, ảnh, chữ ký, quốc tịch...), con chíp sẽ lưu lại một hoặc nhiều loại thông tin dùng để nhận dạng sinh trắc học của chủ nhân như khuôn mặt, dấu vân tay, và mống mắt, tùy vào quy định của quốc gia phát hành.
Theo Postoffice, hộ chiếu điện tử ra đời trong bối cảnh nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ phải thắt chặt an ninh biên giới để hạn chế chủ nghĩa khủng bố. Thông tin lưu trên con chíp được bảo mật rất hiệu quả, khiến việc làm giả rất khó khăn và phải đi kèm chi phí cao khi cơ chế bảo mật được thực hiện đúng và đầy đủ.
Một số nước, như Mỹ, còn tích hợp kim loại dạng miếng mỏng hoặc lưới vào bìa quyển hộ chiếu để che chắn con chíp khỏi bị sao chép dữ liệu từ xa (skimming).
Một lợi ích khác của hộ chiếu gắn chíp là sự nhanh chóng. Chẳng hạn, ở Anh có khu nhập cảnh tự động cho công dân Anh, EU, Thụy Sĩ, và một số nước khác. Tại đây, thay vì mất thời gian làm thủ tục với nhân viên hải quan, máy tính sẽ tự động quét hộ chiếu, đối chiếu thông tin cá nhân, nhận diện khuôn mặt, và cho nhập cảnh nếu hợp lệ.
Vì ưu điểm này, số nước sử dụng hộ chiếu điện tử đã tăng từ 60 nước vào năm 2008 lên tới 150 vào tháng 6/2018.
Đặc điểm nhận dạng của hộ chiếu điện tử là hình vẽ tương tự chiếc máy ảnh màu vàng ở bìa ngoài, theo tiêu chuẩn của Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế - ICAO. Tuy vậy, hộ chiếu một số nước phát hành trước khi tiêu chuẩn quốc tế ra đời không có logo này.
Hình màu vàng dưới chữ passport là logo nhận diện hộ chiếu điện tử.
Malaysia là quốc gia đầu tiên trên thế giới cấp hộ chiếu sinh trắc học cho công dân, bắt đầu từ 1998, sau khi một công ty trong nước phát triển được công nghệ hộ chiếu điện tử. Nhưng phải tới tháng 2/2010, Malaysia mới bắt đầu cấp hộ chiếu điện tử theo tiêu chuẩn được ban hành bởi ICAO.
Từ đó tới nay, nhiều nước đã dần chuyển sang hộ chiếu điện tử, như Thái Lan, New Zealand, Na Uy, Nhật Bản, Mỹ, Nga, Singapore, Brunei, Venezuela, Ai Cập, Nigeria, Hàn Quốc, Philippines. Gần đây nhất là Campuchia vào 2015, Lào vào 2016, Ấn Độ vào 2017.
Trung Quốc đầu tiên thử nghiệm hộ chiếu điện tử với người đại diện cho chính phủ Trung Quốc ra nước ngoài thực hiện công vụ vào năm 2011. Theo Chinadaily, tới tháng 5/2012, Trung Quốc bắt đầu cấp hộ chiếu điện tử cho người dân.