Kriminalundersøgelse, en samling af metoder, hvormed forbrydelser undersøges og forbrydere pågribes. Kriminalbetjenten søger at fastslå forbryderes metoder, motiver og identitet samt ofrenes identitet og kan også søge efter og afhøre vidner.
Identificering af en kriminel, der ikke har efterladt fingeraftryk eller andre afgørende beviser, kan ofte fremmes ved at analysere modus operandi; professionelle kriminelle har en tendens til at holde sig til en bestemt teknik (f.eks, at tvinge sig ind), at søge bestemte typer bytte og at efterlade et bestemt varemærke (f.eks. den måde, hvorpå et offer er bundet). Kriminalpolitiets efterforskningsafdelinger indsamler sådanne data samt lister over stjålne og mistede genstande og har let adgang til offentlige registre som bil- og våbenregistreringer og private registre som vaskeri- og renserimærker, pantelånere og genbrugsforhandleres transaktioner og mange flere.
Informationer strømmer mere eller mindre kontinuerligt ind fra politiets informanter og undercoveragenter. Aflytning og andre elektroniske overvågningsmetoder har fået stor betydning, selv om de er underlagt juridiske begrænsninger.
Interrogation af mistænkte er en af de vigtigste funktioner i kriminalefterforskningen. I de fleste lande er denne fremgangsmåde følsom, fordi en tilståelse, der er opnået i strid med den mistænktes rettigheder, kan afvises i retten. Brugen af polygrafen, eller løgnedetektoren, er også underlagt udbredte begrænsninger i retssalen.
En stadig større hjælp i kriminalundersøgelser er kriminallaboratoriet, der er udstyret til at behandle en lang række fysiske beviser ved hjælp af kemiske og andre analyser. Identifikationsteknikker, især fingeraftryk og i nyere tid stemmeaftryk og endda “DNA-fingeraftryk” (en teknik, der stadig er eksperimentel), har fået en fremtrædende plads i den moderne efterforskning. Fotografi og fotomikrografi, dokumentundersøgelse, ballistik og andre videnskabelige teknikker er også standardværktøjer i kriminalteknologiske laboratorier. Retsmedicinere kan analysere blod og urin og identificere spor af kemiske stoffer i kropsorganer fra drabsofre.