证据审查与分析本质上属于一种思维活动，依据的是认识论、逻辑学等领域的知识，同时离不开司法者的法律素养、实践经验以及常理常识等，需要遵循一定的方法、准则。
作为方法论的印证法则，以融贯论和符合论为思想基础。印证的融贯论体现在“证据之间相互加强对方对待证事实的证明作用”，各证据联合起来从整体上获得结论的确定性，强调的是整体评价而非个体评价；印证的符合论则是指凭借此证据内容与彼证据内容的符合程度来确认此证据的真实性，常见于用查证属实的实物证据作为参照来检验言词证据，在言词证据与实物证据印证一致的范围内认定言词证据的证明力。同时，印证法则还以概率论为思想基础，依据多个相互印证的证据所认定的事实与客观真实吻合的概率，明显高于单一证据所反映的事实。如多名证人均指证同一被告人的可信度显然高于一名证人的指证。
证据审查与分析必须坚持科学、合乎认知规律的印证法则。司法实践中存在一种错误做法：只考虑用实物证据来印证言词证据，把言词证据当成是验真对象的单向印证，潜意识中已经不将言词证据所描述的事情经过作为一种假说，而是必须去论证确信的证明目标，一旦实物证据不能印证言词证据，就会不知如何处理，甚至不惜去制造虚假印证来完成证明任务。正因为必须以言词证据作为印证对象，所以才会迷信口供。实物证据与言词证据之间应当是双向互动、彼此验真，既要用实物证据来检验言词证据的真假，又要注重从言词证据中挖掘蕴含着实物证据的细节信息，还要注重言词证据对实物证据的解释、解读。实物证据与言词证据不是简单笼统的概貌式印证，而是细节上的多点印证。
证据审查与分析是通过判断各证据间的一致或者矛盾关系从而辨别证据的真伪，逻辑合理是证据真实的必要条件，逻辑法则是判断证据真实的有效方法。司法实践中，审查分析证据常用的逻辑定律主要有同一律、矛盾律、排中律等。
同一律要求在一个思维过程中，每一思想都要保持与自身的统一性。同一概念、判断或命题所断定的内容是不变的。矛盾律是指在同一思维过程中，互相否定的判断（相互矛盾或者反对关系）不可能都是真的，其中必有一个是假的。矛盾律要求一个概念、判断或命题所断定的内容，不能既是此又是彼，不能自相矛盾、前后不一。某些案件中被告人与被害人各执一词，常常有人以证据是一比一、无法判断为由，给出事实存疑的意见。这种看法也是违背矛盾律的。证据数量上可能是一比一，但两个证据的证明力显然不是等值的，二者不可能都是真的，其中必有一假，甚至两者都是假的。出现证据一对一的场合，一般应当根据证明力大小，采信其中一方说法，确认一种为真、一种为假。只有两者的说法都不值得采信时，才是事实不清、证据不足，需要按存疑处理。 排中律是指在同一思维过程中，两个相互否定（具有矛盾关系或下反对关系）的判断，不可能都是假的，其中必有一个是真的。排中律要求客观事物在特定时空条件下，是什么和不是什么应当是确定的，而不是模棱两可的。常见的违反排中律的证据有猜测性的证言、可能性的辨认、不确切的指认、不具有排他性的鉴定意见等。如一起案件中被告人患有癫痫，但刑事责任能力鉴定意见仅因其曾有类似的暴力犯罪前科，即“从严鉴定为完全责任能力”，这就违背了排中律，该鉴定意见不应采信。再如，并不能准确显示被告人五官的监控视频，仅以体貌身形特征与被告人大致相符而采信，事实上就违背了排中律。此类证据既不能作为认定事实的根据，也不能作为佐证其他证据的辅助证据。
自然法则是物质运动固有的、本质的、稳定的联系。人的行为必须符合自然法则，犯罪行为也不例外。如果证据反映出来的事实与自然法则相违背，则必然证据存在问题，而不能对其以特例为由予以忽视。如证人声称在月光下清楚地看清了被告人的脸，然而根据确定的案发时间，当时月亮还没升起，证人不可能利用月光分辨出现场的人的面孔，证人证言违背了日月星辰运动规律，该证言就应当被排除。再如，洛卡德物质交换原理认为，犯罪过程实际上是物质交换的过程，是犯罪行为的共生体，是不以人的意志为转移的规律。在一起案件中，根据在案证据认定被告人在开满葱兰花的花丛中杀人藏尸，但由于盛花期的葱兰花花粉有很强粘附性，而在被告人作案时所穿衣裤、鞋子上没有检出花粉，在排除衣物清洗的前提下，必须对指控被告人作案的相关证据真实性进行核查，因为在案证据的证明方向与自然法则是不一致的。
自然法则是一定时空条件下的规律，具有局限性，运用自然法则必须注意其适用条件。自然法则是自然界的规律，物质性是第一位的，不以人的存在而存在，但运用自然法则需要借助人的思维，因此存在对自然法则的错误运用。以同一认定理论为例，同一认定是以事物之间的个体差异为客观基础，它是痕迹、文件、DNA检验鉴定类证据的基础原理，实践中经常发生因为错误运用同一认定理论而导致的证据审查错误。同一认定依据的是特征组合的特定性、稳定性和反映性，关键在于特征的选取，如果将一般特征混淆为细节特征，或者特征数量选取的不够，或者将种属认定等同于同一认定，就会产生错误的认定结论。
经验法则与逻辑法则一样，都是被法律条文规范确认的审查证据、认定事实规则。但与逻辑法则相比，经验法则的内容不够明确，且较多依赖于人的认知能力和水平。有学者认为，经验法则分为五类：自然法则或自然规律、逻辑（推理）法则、习惯、日常生活经验法则、专门科学领域中的法则。笔者认为，从盖然性和必然性的关系来看，经验法则属于知识积累和社会常识，具有归纳的不周延性，不宜包含自然法则或自然规律以及专门科学领域中的法则；从法律、司法解释行文表述来看，经验与逻辑是并列关系，故刑事诉讼中的经验法则不宜包含逻辑法则。由此，经验法则专指日常生活经验法则和习惯法则。
在证据审查和分析时，经验法则具备评价证据和认定事实的功能。首先，经验法则可以帮助从表象中推理出常识矛盾，发现合理怀疑，质疑在案证据和已认定事实。如人的正常书写、打字速度是个定值，若讯问笔录的字数明显超出人力所能及，由此就会产生是否存在复制粘贴或者提前制作好的疑问。其次，经验法则可以弥补证据间隙，助力事实推定。如杀人骗保案中，在案证据可以证实被害人生前有大量以被告人为受益人的保险买入，在被害人死后被告人立即申领保险金，依据“谋杀案中凶手往往是最大的受益者”的生活经验，可以将证明作案前后事实的间接证据联系起来，推理出被告人系杀人凶手的待证事实。最后，经验法则还是驳斥被告人辩解的有效途径。如涉嫌盗窃的被告人辩解留在被害人房间窗户上的指纹系其曾经帮助搬运玻璃时所留，而生活经验告诉我们，家中玻璃会经常擦拭清洁，一般不会留下长期未接触过玻璃的人的指纹，依靠经验法则就可以驳斥辩解。 当然，经验法则属于或然性的推理前提，既可以被证伪，也存在误用的危险。运用经验法则的人容易将个人所见所闻甚至偏见，误以为是具有普适性的经验法则。书本中记载的经验往往是有限的，主要靠生活中的经历、感悟，才能够对案件事实、证据认知有自己的判断。因此在运用经验法则时，要从日常生活中反复践行、为社会普遍接受、能够亲身感受三个方面把握。
