Rikostutkinta, niiden menetelmien kokonaisuus, joilla rikoksia tutkitaan ja rikollisia saadaan kiinni. Rikostutkija pyrkii selvittämään rikollisten toimintatapoja, motiiveja ja henkilöllisyyttä sekä uhrien henkilöllisyyttä ja voi myös etsiä ja kuulustella todistajia.
Rikollisen, joka ei ole jättänyt sormenjälkiä tai muuta vakuuttavaa todistusaineistoa, tunnistamista voidaan usein edistää analysoimalla hänen toimintatapaansa (modus operandi); ammattimaisilla rikollisilla on taipumus pitäytyä tietyssä tekniikassa (esim, ), etsivät tietyntyyppistä saalista ja jättävät tietynlaisen tavaramerkin (esim. keino, jolla uhri sidotaan). Rikostutkintaosastot keräävät tällaisia tietoja sekä luetteloita varastetusta ja kadonneesta omaisuudesta, ja niillä on helppo pääsy sellaisiin julkisiin rekistereihin kuin autojen ja ampuma-aseiden rekisteröinnit ja sellaisiin yksityisiin rekistereihin kuin pesuloiden ja kuivapesuloiden merkit, panttilainaamoiden ja sekatavarakauppiaiden liiketoimet ja paljon muuta.
Tietoja tulee enemmän tai vähemmän jatkuvasti poliisin ilmiantajilta ja peiteagenteilta. Salakuuntelusta ja muista sähköisistä valvontamenetelmistä on tullut erittäin tärkeitä, vaikkakin niitä koskevat oikeudelliset rajoitukset.
Epäiltyjen kuulustelu on yksi rikostutkinnan tärkeimmistä tehtävistä. Useimmissa maissa tämä menettely on arkaluonteinen, koska epäillyn oikeuksia loukkaamalla saatu tunnustus voidaan kiistää oikeudessa. Myös valheenpaljastimen eli valheenpaljastimen käyttöä rajoitetaan laajalti oikeussaleissa.
Rikostutkinnassa on yhä enemmän apua rikoslaboratoriosta, joka on varustettu käsittelemään monenlaisia fyysisiä todisteita kemiallisten ja muiden analyysien avulla. Tunnistustekniikat, erityisesti sormenjälkien ottaminen ja viime aikoina äänitunnistus ja jopa ”DNA-sormenjälki” (tekniikka, joka on vielä kokeiluasteella), ovat nousseet nykyaikaisessa tutkinnassa merkittävään asemaan. Valokuvaus ja mikrovalokuvaus, asiakirjojen tutkiminen, ballistiikka ja muut tieteelliset tekniikat ovat myös rikoslaboratorioiden vakiovälineitä. Oikeuslääketieteen avulla voidaan analysoida verta ja virtsaa ja tunnistaa kemiallisten aineiden jälkiä henkirikoksen uhrien elimissä.