Судебная медицина располагает широким набором методов различных естественных наук.
Среди биологических методов первое место по праву занимает морфологический, заключающийся в изучении структуры органов, тканей и клеток организма с целью выявления патологических изменений, повреждений или идентифицирующих признаков, составляющих предмет интересов правоохранительных органов. В англоязычной литературе область судебно-медицинских исследований, в которой этот метод является ведущим, называется судебной патологией (forensic pathology). В узком смысле судебная патология - раздел частной патологии, посвященный изучению заболеваний и повреждений, имеющих отношение к запросам правоохранительных органов.
Метод макроскопического исследования представляет собой наружный осмотр и судебно-медицинское вскрытие трупов с целью выявления заболеваний, повреждений, генеза и сроков смерти. Осмотр применяется также в отношении живых людей.
Метод судебно-гистологического исследования позволяет изучать повреждения и трупные явления на тканевом (микроскопическом) уровне. Помимо обычной световой, могут использоваться поляризационная, фазово-контрастная, флюоресцентная микроскопия. Гистохимические методы состоят в выявлении и изучении распределения в органах и тканях определенных веществ, окрашивающихся специфическим образом различными красителями либо реагирующих со специфическими сыворотками. В последнем случае говорят об иммуногистохимических методах.
Метод судебно-цитологического исследования предназначен для изучения клеток, а электронно-микроскопический - для исследования субклеточных структур.
Морфометрические методы заключаются в количественном изучении структуры биологических объектов на всех уровнях - организменном, органном, тканевом, клеточном, субклеточном.