我国刑事诉讼的独特结构、三机关职能分工的特点以及侦查在刑事诉讼中的基础性地位，决定了冤错案件的源头在侦查环节。从实证角度分析，尽管冤错案件往往经历了公、检、法多道程序，侦查、检察和审判环节都可能存在问题，但是问题性质和程度有所区别。检察和审判环节的问题主要是对案件事实、证据的审核把关和认定不严格不细致，其并非冤错案件的始作俑者。如果把冤错案件比作不合格产品，那么侦查机关就是产品制造者，检察机关和审判机关则是产品质量检验者，质检者是不可能直接制造不合格产品的。中外刑事诉讼历史已经反复证明，错误的审判之恶果从来都是结在错误的侦查之病枝上的。

除极少数顶包案件和被害人、证人辨认错误案件外，冤错案件主要是极少数侦查人员违法违规办案造成的，具体表现为以下几个方面： 

司法实践中，刑讯逼供现象屡禁不止，而且往往与指供诱供相结合，直接导致了冤错案件的发生。对此，我国学者对刑讯逼供现象进行过深入的统计分析。刑讯逼供多发原因是多方面的，有刑事鉴定技术滞后、客观证据收集能力受限、证据规则和证明标准不完善等。其中，最关键的原因是犯罪嫌疑人作为最了解案件真实情况的人，其口供能够直接证明案件全过程，侦查机关一旦取得口供，便掌握了取得其他证据的线索，如案件中的作案工具、尸体埋藏地、赃款赃物以及其他同案犯下落等，获取犯罪嫌疑人口供对破案的重要性不言自明，“口供是证据之王”的观念是一些侦查人员屡屡步入刑讯逼供误区的主要动因。从实践情况分析，刑讯逼供还必须与指供诱供结合才能造成冤错案件。因为要当事人承认根本不存在的犯罪事实或者不是其本人实施的犯罪事实，甚至还要供述作案的时间、地点、作案手段、工具等具体细节，仅凭其个人是难以完成的，必定需要侦查人员直接、间接地授意或引导才能形成与所谓的案件事实相符的口供。从当前已披露的重大冤错案件看，当事人口供无一例外全部都是指供或逼供诱供的产物，刑讯逼供与指供诱供无疑是造成冤错案件的罪魁祸首。 

如果确实发生了刑事案件，又把犯罪嫌疑人弄错了，即在案的“犯罪嫌疑人”不是真正的作案人，在案件侦查过程中就必然会出现收集到的一些证据与刑讯逼供取得的口供相互矛盾，也即案件证据存有疑点。但由于侦查人员在内心已主观确认所谓的“犯罪嫌疑人”就是真正的作案人，基于这样一种错误认知，为了达到追诉目的，把案件办成所谓的“铁案”，有的侦查人员对现场收集到的证据不附卷移送，有意隐匿与口供或其他证据不一致的关键证据，或仅采信与口供相印证的证据，隐匿与口供不一致的证据。 

我国刑诉法第五十三条规定：“对一切案件的判处都要重证据，重调查研究，不轻信口供。只有被告人供述，没有其他证据的，不能认定被告人有罪和处以刑罚；没有被告人供述，证据确实充分的，可以认定被告人有罪和处以刑罚”。刑诉法的硬性规定导致了仅有口供不能对当事人定罪，而在一些屈打成招的冤错案件中，因为犯罪行为并不是在案的“犯罪嫌疑人”所实施的，除口供外的其他证据必然是匮乏的。但办案人员因为确信在案的“犯罪嫌疑人”是真正的作案人，为了把案件办实，有的办案人员便会在“有罪推定”的思想引导下，采取违法违规的手段编造一些证据，与口供相互印证。总结梳理媒体披露的冤错案件，可以发现通常采用的违法违规手段包括：一是用胁迫、欺骗的手段取得同案犯口供或证人证言；二是用所谓的狱侦来延伸口供的证据链条。 

我国刑事诉讼法第五十条规定：“审判人员、检察人员、侦查人员必须依照法定程序，收集能够证实犯罪嫌疑人、被告人有罪或者无罪、犯罪情节轻重的各种证据。”每一刑事案件的侦查都是一个逐步发现案件事实，接近案件真相的过程，在侦查之初根据案发现场及初步线索排查确定嫌疑人后，如果侦查人员能够坚持全面收集证据的要求开展后续侦查工作，既收集有罪证据，又收集无罪证据，而不是“一条道走到黑”，很多冤错案件其实是可以避免的。但司法实践中有的侦查人员基于“有罪推定、先入为主”的思维定势，只注重收集犯罪嫌疑人、被告人的有罪供述和不利于犯罪嫌疑人、被告人的证据材料，不注意收集有利于犯罪嫌疑人、被告人的证据材料，对有利于犯罪嫌疑人、被告人的证据视而不见或发现了不去调查核实，错失了发现案件事实真相的机会。实践中，为了达到追诉目的，选择性收集证据，而对矛盾和疑点不深究、不追查的做法，最终酿成了冤错案件。 

过去办案人员通常认为，鉴定结论是专业人员依据科学技术做出的客观结论，辨认结果是案件亲历者作出的客观判断，可以将其直接作为证据使用。但是，由于鉴定、辨认活动的复杂性，鉴定、辨认过程中的诸多环节依赖于人的主观能力和客观条件，鉴定、辨认得出的结论仍然是鉴定人或辨认人对客观事物的一种认识，它具有客观性的同时也带有一定的主观性，容易产生误差，需要对其进行实质性审查、判断，才能予以采信并作为定案的依据。何家弘教授就提出过“科学证据也可能是不科学的”观点。除了鉴定过程本身还包括对鉴定结论的解读不当都可能产生错误。据此，现行刑诉法将“鉴定结论”改为“鉴定意见”，就表明鉴定意见仅属于八种证据之一，也要经过司法机关对其进行质证、认证，审查其证据能力与证据效力，而不能直接作为定案证据使用。由于过去在办案中对“科学证据也可能是不科学的”正确观点认识不足，导致迷信和盲目予以采信，这也是形成冤错案件的重要原因之一。实践中更有甚者为了印证刑讯逼供取得的口供而有意编造鉴定结论、辨认笔录。如我省某市的一起寻衅滋事案，所谓目击证人的辨认笔录是侦查人员引导后作的证、签的字，导致所谓的“罪犯”被判刑八年，在执行过程中才得到纠正。 

正是由于侦查人员上述种种违法违规收集、运用证据的聚合，形成“案件事实清楚，证据确实充分”的假象和所谓完整的证据链条，导致了这些重大冤错案件的发生。而后续环节的办案人员在审查过程中，受卷宗中心主义的影响，又很难洞悉到侦查背后存在的问题，从而难以发现和纠正这些冤错案件。需要特别说明的是，目前并没有案件或任何证据显示，侦查人员是因泄愤报复、假公济私的原因而故意出入人罪、制造冤错案件，通常都是侦查人员在强大的破案压力、不当的考核指标、偏差的执法观念、落后的侦查方法等因素影响下“把人搞错了”，由于认知错误从而采取一些违法违规办法收集证据，导致了冤错案件。