В судебной медицине принято использовать стандартные общенаучные методы исследования, характерные для современности, основанные на материалистическом понимании устройства мира. Важнейшими общенаучными методами являются методы, взятые из биологии, которые базируются на учении И. И. Павлова о высшей нервной деятельности: метод единства физиологии и патологии, метод локализации и компенсации функций, метод единства процессов возбуждения и торможения и т. п.
Опираясь на открытия, совершенные биологами в XX в., судебные медики выявили закономерности течения процессов метаболизма в организме человека и процессов распада, что позволило им по-новому взглянуть на травматические повреждения и посмертные изменения. На основе общих методов были разработаны общепризнанные последовательности, дающие возможность детально выявлять характер повреждений тканей и время смерти, устанавливать наступление скоропостижной смерти, определять признаки и последствия кислородного голодания, скрупулезно изучить действие ядовитых веществ и наркотических средств.
В судебной медицине существует также множество частных методов (морфологический, физико-оптический, фотографический, рентгенологический, спектральный, математико-статистический, гистологический, микробиологический, инструментальный, судебно-химический и др.), применение которых характерно и для иных отраслей медицины, это так называемые общемедицинские методы. Их применение обусловлено самим характером установления истины.
Кроме данных методов существует ряд специальных методов, выработанных судебной медициной в процессе ее исторического развития (метод судебно-медицинской идентификации условий возникновения повреждений, метод судебно-медицинской идентификации личности, метод определения дистанции выстрела, рентгенологическое, микрохимическое и спектрографическое исследования пороховых остатков, определение по пятнам крови видовой, групповой и половой принадлежности и т. п.). В последнее время огромное значение имеют генетические исследования. В целом это криминалистические методы, которыми успешно пользуется и судебная медицина.