Vedle rozhodování jde o nejdůležitější procesní činnost prováděnou orgány činnými v trestním řízení, neboť pouze dokazováním je možno spolehlivě zjistit skutečnosti rozhodné pro rozhodnutí.
Dokazuje se zejména to, zda se stal skutek (který je považován za trestný čin), a zda jej spáchal obviněný, a případně jaké pohnutky ho k tomu vedly. Dále se dokazují podstatné okolnosti, které mají vliv na posouzení povahy a závažnosti činu, osobní poměry pachatele apod.
V trestním řízení může jako důkaz sloužit vše, co může přispět k objasnění věci, zejména výpovědi obviněného a svědků, znalecké posudky, věci a listiny důležité pro trestní řízení a ohledání. Každá ze stran může důkaz vyhledat, předložit nebo jeho provedení navrhnout.
Pokud je však důkaz získaný nezákonným donucením nebo hrozbou takového donucení, nesmí být použit v řízení s výjimkou případu, kdy se použije jako důkaz proti osobě, která takového donucení nebo hrozby donucení použila.
Dokazování je ovládano řadou zásad, které mají vliv na jeho řádný průběh. První a základní z nich je zásada presumpce neviny, která stanovení, že každý, proti komu je vedeno trestní stíhání, je považován za nevinného až do okamžiku, dokud nebyla pravomocným odsuzujícím rozsudkem vyslovena jeho vina.
Zásada ústnosti znamená, že důkazy musí být prováděny v ústní formě (př. čtení důkazů). Platí zásada veřejnosti, kterou je zajišťována transparentnost trestního řízení (rovněž působí preventivně proti páchání trestných činů).
Zásada bezprostřednosti znamená, že soud je povinen rozhodovat na základě před ním provedených důkazů. Dokazování vede zásada materiální pravdy spočívající v tom, že orgány činné v trestním řízení musí postupovat tak, aby byl zjištěn stav bez důvodných pochybností. S ní se pojí zásada vyhledávací, kdy orgány činné v trestním řízení musí zjišťovat skutečnosti právně významné i bez návrhu stran.
Zásada volného hodnocení důkazů znamená, že orgány činné v trestním řízení hodnotí důkazy podle svého vnitřního přesvědčení založeného na pečlivém uvážení všech okolností případu a to jednotlivě, ale i v jejich souhrnu.