Uma investigação refere-se ao processo de recolha de informações para atingir algum objectivo; por exemplo, recolher informações sobre a fiabilidade e desempenho de um veículo antes da compra, a fim de aumentar a probabilidade de comprar um bom carro. Aplicada ao domínio criminal, uma investigação criminal refere-se ao processo de recolha de informações (ou provas) sobre um crime, a fim de: (1) determinar se um crime foi cometido; (2) identificar o perpetrador; (3) prender o perpetrador; e (4) fornecer provas para apoiar uma condenação em tribunal. Se os três primeiros objectivos forem alcançados com sucesso, então pode dizer-se que o crime foi resolvido. Vários outros resultados, tais como recuperar bens roubados, dissuadir indivíduos de se envolverem em comportamentos criminosos e satisfazer as vítimas de crime também têm sido associados ao processo.
Uma perspectiva útil sobre o processo de investigação criminal é fornecida pela teoria da informação (Willmer). De acordo com a teoria da informação, o processo de investigação criminal assemelha-se a uma batalha entre a polícia e o perpetrador por informações relacionadas ao crime. Ao cometer o crime, o infrator emite “sinais”, ou deixa para trás informações de vários tipos (impressões digitais, descrição de testemunhas oculares, arma do crime, etc.), que a polícia tenta coletar através de atividades de investigação. Se o criminoso for capaz de minimizar a quantidade de informação disponível para a polícia recolher, ou se a polícia for incapaz de reconhecer a informação deixada para trás, então o criminoso não será detido e, portanto, o criminoso ganhará a batalha. Se a polícia for capaz de recolher um número significativo de sinais do perpetrador, então o perpetrador será identificado e preso e, portanto, a polícia vencerá a batalha. Esta perspectiva ressalta claramente a importância da informação numa investigação criminal.
O maior problema para a polícia na condução de uma investigação criminal é que não só existe uma quantidade potencialmente enorme de informação disponível, mas a relevância da informação é frequentemente desconhecida, a informação é frequentemente incompleta, e a informação é frequentemente inexacta. Além disso, para ser útil para provar a culpa no tribunal (onde além de uma dúvida razoável é o padrão), a prova deve ter certas outras qualidades, e certas regras e procedimentos devem ser seguidos na recolha da prova.