Предметом науки кримінального процесу є процесуальне право, засновані на ньому процесуальна діяльність та процесуальні правовідносини, теорія й історія кримінального процесу.
Кримінально-процесуальна наука вивчає закономірності розвитку кримінального процесу, систему його принципів, ефективність процесуальної форми і процесуальних гарантій правосуддя, особливості статусу окремих учасників процесу та проблеми вдосконалення їх правовідносин і процесуальної діяльності в цілому, проблеми забезпечення прав і свобод людини при здійсненні судочинства.
Особливе значення в кримінально-процесуальній науці має теорія доказів, яка досліджує поняття та джерела доказів, критерії їх допустимості, засоби збирання і дослідження доказів, особливості судового доказування. Без належного доказування неможливе встановлення істини, а без істини неможливі ні правосуддя, ні справедливість. Саме цьому значне місце в наукових дослідженнях займають проблеми доказового права та практики його застосування, процесуальної форми, методики і тактики провадження слідчих дій.
Методи науки кримінального процесу представляють собою систему логічних і спеціальних пізнавальних засобів та прийомів, застосовуваних в необхідно доцільному порядку для проведення дослідження. Вони включають загальнонаукові методи дослідження, застосовувані в суспільних науках.
Конкретно-соціологічний метод включає в себе метод спостереження, вивчення юридичних актів та інших документів, опитування, комплексного соціального дослідження, статистичного аналізу, соціального експерименту. Він є базовим методом кожного емпіричного дослідження.
Спеціально-юридичний метод — метод обробки й аналізу стану законодавства та практики його застосування, який включає описування норм права, емпіричне дослідження практики, встановлення юридичних ознак правових явищ, вироблення наукових понять і визначень, встановлення їх співвідношень між собою і з відомими теоретичними положеннями, їх пояснення.
Порівняльно-правовий метод — метод зіставлення декількох правових систем, інститутів чи норм. Він дає змогу розширити бачення шляхів розв'язання досліджуваних проблем, забезпечити його повноту і всебічність, оптимізувати наукове дослідження.
Статистичний метод — метод емпіричного дослідження, який полягає в виявленні й аналізі кількісних показників тих чи інших явищ і фактів. Він включає в себе логічну обробку фактів (класифікацію) й аналіз залежностей (пошук зв'язків і перевірки гіпотез).
Історичний метод — метод розгляду явищ і фактів у тісному зв'язку з конкретними історичними обставинами та тенденціями розвитку.
Формально-логічний метод — метод застосування логічних законів для доведення тих чи інших умовиводів та тлумачення правових норм.
У науковому дослідженні з необхідності виникає потреба в емпіричних знаннях — пізнання окремих емпіричних фактів і їх взаємозв'язків. Об'єкт, якому притаманна безмежна множина властивостей і відносин — зовнішніх проявів своєї суті, відображається в багатьох фактах, які, будучи виявлені, входять в емпіричний базис науки. В гносеологічному плані факти представляють собою обґрунтоване знання, яке отримане шляхом описання окремих фрагментів дійсності в визначеному просторово-часовому інтервалі.
Факти, які входять в емпіричний базис науки, поділяються на дві групи: нормативні матеріали (зміст правових норм, стан правотворчої діяльності) та практика застосування правових норм.
Емпіричне пізнання включає як безпосереднє встановлення досліджуваних фактів, так і логічну їх обробку — виявлення взаємозв'язків окремих сторін правових явищ, встановлення емпіричних закономірностей. Тут важливу роль відіграє статистичний метод.
Емпіричне знання слугує першоосновою системи наукового дослідження для переходу до теоретичного знання — пізнання глибинних якостей і закономірностей правничої діяльності, теоретичних законів найвищої форми узагальнення.
У процесі теоретичного пізнання з'ясовується зміст явищ і фактів, розкривається їх внутрішня сутність, єдність і протиріччя, виявляються причинно-логічні зв'язки. Тут одержані на емпіричному рівні дані піддаються науковій обробці, аналізу, обміркуванню від конкретного до абстрактного і навпаки. Емпіричні дослідження можуть викоігувати тут роль перевірки наукових гіпотез.
Умовно-наукове дослідження можна моделювати за такою схемою. Найперше визначається проблема — протиріччя між теорією і емпірикою, законом і практикою, протиріччя в самих теоретичних положеннях чи в законодавстві, недоліки практики застосування законодавства. Якщо в науці існують білі плями — ні теоретично, ні емпірично не досліджені явища, ставиться завдання дослідження таких явищ. В юридичній науці проблема часто представляє собою окрему задачу, яку слід вирішити. Вирішення проблеми можливе в єднанні теоретичних і емпіричних досліджень. Для його провадження висуваються наукові гіпотези.
Гіпотези —- допущення, система умовиводів щодо причин явищ, уявні моделі шляхів розв'язання проблеми. При висуненні гіпотез використовуються емпіричні знання, індукція, аналогія, інтуїція, мислиме моделювання. З гіпотези за допомогою дедукції виводяться можливі слідства. Безумовно, для їх перевірки знову застосовуються методи емпіричного дослідження.
Концепція — загальна ідея, головний задум, яким підкорено все дослідження, система взаємопов'язаних поглядів на те чи інше явище.
Розрізняють емпіричну і концептуальну перевірність гіпотез і теоретичних положень взагалі. Емпірична перевірність зводиться до зіставлення виведених з гіпотези наслідків із фактичними даними емпіричних досліджень. Концептуальна перевірність — аналіз узгодження гіпотези з існуючими принципами і теоретичними положеннями юридичної науки. Якщо гіпотеза підтвердилась — вона стає елементом теоретичного знання. Якщо ні — вона видозмінюється і знову перевіряється, або ж відкидається взагалі.
Наука кримінального процесу досліджує розвиток процесуальної теорії і законодавства в нерозривному зв'язку з розвитком державності в цілому, вивчає досвід зарубіжних країн, історичну спадщину, досягнення правової думки людства. Вона спирається на узагальнення слідчої, судової, прокурорської та адвокатської практики і мас своїм головним завданням сприяння поліпшенню практичної діяльності, яке вирішується шляхом усунення виявлених недоліків, втілення передового досвіду, внесення наукових пропозицій і рекомендацій щодо удосконалення законодавства і практики його застосування.
Аналіз тенденцій розвитку процесуальної науки дозволяє зробити висновок, що найближчим часом будуть мати найбільшу актуальність дослідження таких проблем: удосконалення інституту безпосереднього виявлення злочину, зміцнення статусу процесуальної самостійності і незалежності слідчого і суддів, теорії і практики доказування, допустимості доказів, використання в доказуванні даних, здобутих оперативно-розшуковим шляхом та за допомогою сучасних науково-технічних методів і засобів, зміцнення гарантій істини і захисту прав та свобод людини, зокрема захисту сфери приватного життя при провадженні досудового слідства, забезпечення безпеки учасників кримінального процесу, участі захисника на досудовому слідстві, провадження слідчих дій, удосконалення провадження в справах приватного обвинувачення і по протокольній формі; розширення прав потерпілого і забезпечення відшкодування завданої йому злочином матеріальної і моральної шкоди, удосконалення інституту повернення справи на додаткове розслідування, становлення суду присяжних, мирових суддів і спрощення процесуальної форми судочинства, реалізації принципу змагальності в кримінальному процесі, забезпечення справедливості правосуддя, реабілітації невинуватих і відшкодування заподіяної їм шкоди.
Кримінальний процес як навчальна дисципліна належить до фундаментальних, нормативних, обов'язкових, професійно орієнтованих юридичних дисциплін і посідає провідне місце в професійній підготовці юристів. Навчальна дисципліна "Кримінальний процес" будується на базі процесуального права, практики його застосування і науки кримінального процесу. Вона вивчає чинне процесуальне законодавство, процесуальну діяльність і процесуальні правовідносини, теорію та історію кримінального процесу.
Найбільш глибокі зв'язки кримінальний процес має з конституційним правом, законодавством про судоустрій, прокурорський нагляд і адвокатуру, кримінальним правом, цивільним трудовим, екологічним та цивільно-процесуальним правом, міжнародним правом, а також експертологією, криміналістикою, оперативно-розшуковою діяльністю, судовою психологією і психіатрією, судовою медициною та кримінологією.
Конституція України визначила пріоритетні напрямки розвитку правової системи, основні соціальні цінності і головні завдання та обов'язки держави. Згідно зі ст. З Конституції України людина, її життя і здоров'я, честь і гідність, недоторканність і безпека визнаються в Україні найвищою соціальною цінністю. Права і свободи людини та її гарантії визначають зміст і спрямованість діяльності держави. Держава відповідає перед людиною за свою діяльність. Утвердження і забезпечення прав і свобод людини є головним обов'язком держави в усіх сферах діяльності.
Ці фундаментальні положення, безумовно, стають принципами кримінального процесу, визначають його зміст і форму. Поряд із цими вихідними положеннями в ст. 129, 62, 63, 28 — 32, 55 — 59 Конституції України сформульовані інші засади правосуддя взагалі і кримінального судочинства в тому числі.
Тісний взаємозв'язок існує між кримінальним процесом та законодавством про судоустрій, прокурорський нагляд і адвокатуру, в якому закладено принципи організації і діяльності суду, адвокатури, прокуратури та органів попереднього розслідування, закладені гарантії незалежності і недоторканності суддів, як важливої умови їх об'єктивності і неупередженості, закріплені гарантії діяльності адвоката, що дозволяють йому ефективно здійснювати повноваження захисника в кримінальному процесі.