Атакующий получает одно подписанное письмо от отправителя с хорошей репутацией (например, рассылая спам через бесплатный аккаунт или взломанный почтовый ящик, письма из которого подписывает провайдер) и повторно рассылает его со своей инфраструктуры. Подпись проходит проверку у любого, кто получит копию, а адреса получателей указаны только в конверте, который DKIM не подписывает.
Защищаться можно с обеих сторон: подписанты могут применять избыточное подписание (oversigning) к заголовкам вроде To, Cc и Subject, задавать короткий срок действия тегом x=, отказываться подписывать письма, похожие на спам, и менять селекторы после злоупотреблений; получатели могут ограничивать частоту приёма писем с одинаковой подписью (rate limit), если такие письма приходят массово. Рабочая группа DKIM в IETF описала эту проблему в отдельном документе (replay problem statement) и проектирует DKIM2 так, чтобы подпись охватывала конверт и ставилась на каждом узле пересылки.