法医学的研究方法有医学的、生物学的、化学的和物理学的四类。
医学的研究方法最主要的是尸体剖验。包括肉眼观察研究和取器官组织检材制作组织切片，并染色进行显微镜下检查和组织化学检查。为研究超微结构和测定微量金届含量还可应用电子显微镜观察和微区分析。
此外，还可根据需要提取相应检材作化学和生物学检查。其次是临床医学检查，应用临床知识对活体进行诊察，确定活体的生理、病理状态，解决医疗事故中的医疗责任以及传染病、中毒、公害的防治问题等。
化学的研究方法包括应用化学分析方法对毒物进行定性和定量，对排泄物、呕吐物进行毒物检验，用化学反应方法确定是否有血迹，以及用生物化学方法检查人体酶型和遗传指纹(DNA技术)，以进行个体识别等。
生物学的研究方法，如采用免疫血清学鉴别个体和动物的血、精斑、其他体液斑、分泌物、骨、毛发的种属和血型；采用微生物学理论和技术，对有关检材进行细菌和病毒检查等；采用动物试验方法进行中毒病理学、机械性损伤、其他物理性损伤、机械性窒息的模拟试验；应用人类学知识对无名尸体进行年龄、性别、种族特征的研究。
物理学的研究方法是指采用物理仪器测定皮肤、骨骼的强度，进行损伤模拟试验；采用 X射线技术进行损伤、身体异物和骨骼年龄的推断；采用气相色谱仪，紫外、红光分光光度仪、质谱仪、磁共振技术、中子活化技术等对毒物和药物进行定性和定量分析；用光谱分析、电泳技术、显微镜技术进行法医物证的检验等。