Thực nghiệm điều tra là biện pháp điều tra do người có thẩmquyền tiến hành theo thủ tục luật định bằng việc dựng lại hiện trường, tình huống, thực hiện lại một hành vi, những tình tiết khác của một sự việc nhất định nhằm kiểm tra tính chính xác của các chứng cứ, thông tin đã thu thập được trong quá trình điều tra hoặc phát hiện ra những thông tin mới có ý nghĩa cho việc giải quyết vụ án hình sự…
Trong quá trình điều tra, Cơ quan điều tra thu thập được các chứng cứ, xác định được các tình tiết của vụ án. Trong nhiều trường hợp cần đánh giá tính chính xác, khách quan của các chứng cứ, tài liệu, tình tiết khi có những nghi ngờ hợp lý về tính chính xác của chúng thì phải tiến hành điều tra bằng việc thực nghiệm, thí nghiệm. Các tình tiết cần kiểm tra bao gồm: khả năng tri giác của người làm chứng, khả năng thực hiện tội phạm của người bị buộc tội, khả năng xảy ra của sự kiện. Mục đích của thực nghiệm điều tra là kiểm tra lại tài liệu, chứng cứ, thông tin đã thu thập được; kiểm tra các giả thuyết điều tra; thu thập tài liệu, chứng cứ mới; làm rõ nguyên nhân và điều kiện phạm tội.
Thực nghiệm điều tra có thể tiến hành dưới hình thức như: thực nghiệm điều tra để làm rõ khả năng tri giác một sự việc, một hiện tượng; làm rõ khả năng thực hiện một hành vi nào đó trong điều kiện, hoàn cảnh cụ thể; làm rõ khả năng diễn ra một hiện tượng cũng như diễn biến của hiện tượng đó và để làm rõ quy luật hình thành dấu vết của tội phạm.
Khi tiến hành thực nghiệm điều tra phải bảo đảm nguyên tắc nghiêm cấm việc thực nghiệm điều tra xâm phạm đến tính mạng, sức khỏe, danh dự, nhân phẩm, tài sản của người tham gia thực nghiệm điều tra và người khác. Khi thực nghiệm điều tra phải đo đạc, chụp ảnh, ghi hình, vẽ sơ đồ, ghi rõ kết quả thực nghiệm điều tra vào biên bản.
Trước khi tiến hành thực nghiệm điều tra, Điều tra viên phải thông báo cho Viện kiểm sát cùng cấp biết về thời gian và địa điểm tiến hành thực nghiệm điều tra. Kiểm sát viên phải có mặt để kiểm sát việc thực nghiệm điều tra. Nếu Kiểm sát viên vắng mặt thì phải ghi rõ vào biên bản. Điều tra viên chủ trì tiến hành thực nghiệm điều tra và việc thực nghiệm điều tra phải có người chứng kiến.
Khi tiến hành thực nghiệm điều tra, Cơ quan điều tra có thể mời người có chuyên môn tham gia. Trường hợp cần thiết, người bị tạm giữ, bị can, người bào chữa, bị hại, người làm chứng có thể tham gia. Quá trình thực nghiệm điều tra và kết quả thực nghiệm điều tra phải được thể hiện bằng biên bản theo quy định của Bộ luật Hình sự.