Trên thực tế, có những loại tội phạm đặc biệt nguy hiểm về tính chất, mức độ, tinh vi, xảo quyệt về phương thức và thủ đoạn phạm tội cũng như khả năng che giấu tội phạm cao như tội phạm xuyên quốc gia, tổ chức tội phạm về ma túy, vũ khí, tội phạm có tổ chức trong buôn người, tội phạm khủng bố… nếu chỉ sử dụng các biện pháp điều tra thông thường thì khó có thể phát hiện, xử lý. Đối với các tội phạm này cần có những biện pháp điều tra đặc biệt để phát hiện, xử lý.
Hầu hết các nước đều quy định biện pháp giám sát, chặn, nghe các cuộc trao đổi qua điện thoại và các phương tiện viễn thông (Nga, Anh, Hoa Kỳ, Pháp, Đức…) và biện pháp xâm nhập (sử dụng trinh sát bí mật hoặc cộng tác viên bí mật để theo dõi, thâm nhập điều tra như Trung Quốc, Anh, Đức, Pháp…). Cụ thể: Trung Quốc quy định biện pháp điều tra trinh sát bí mật và các biện pháp giám sát nói chung nhưng không quy định cụ thể các biện pháp điểu tra đặc biệt mà dành cho văn bản dưới luật quy định. Nga quy định 03 biện pháp: giám sát; ghi âm các cuộc trao đổi điện thoại; thu thập thông tin từ các cuộc liên lạc giữa những người thuê bao và các thiết bị thuê bao thông qua việc yêu cầu cơ quan, tổ chức dịch vụ thông tin liên lạc cung cấp thông tin. Anh quy định 03 biện pháp: Nghe bí mật phương tiện thông tin, thư điện tử; thâm nhập các cuộc đối thoại, sử dụng phương tiện thông tin; giám sát không xâm nhập đối với một đối tượng cụ thể (ví dụ: quay phim). Quy định chặt chẽ những trường hợp được nghe trộm thông tin liên lạc tại tư gia bằng các thiết bị viễn thông từ bên ngoài. Pháp quy định 05 biện pháp: theo dõi bí mật; xâm nhập nhà riêng; chặn đường liên lạc viễn thông; cài đặt thiết bị ghi âm và ghi hình tại một số địa điểm hoặc trong một số phương tiện đi lại; truy cập dữ liệu tin học. Đức quy định 07 biện pháp: kiểm tra giấy tờ; kiểm soát giao thông; xâm nhập nhà riêng; nghe điện thoại hoặc thiết bị viễn thông bí mật; ghi âm bí mật; ghi hình bí mật; sử dụng thiết bị kỹ thuật phục vụ việc giám sát đối tượng.
Xuất phát từ yêu cầu đấu tranh phòng, chống tội phạm, Bộ luật Tố tụng hình sự Việt Nam năm 2015 đã cho phép áp dụng các biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt. Theo đó, các biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt là việc các cơ quan chuyên trách trong lực lượng Công an nhân dân, Quân đội nhân dân, Hải quan trên cơ sở pháp luật quy định áp dụng các biện pháp có tính chất nghiệp vụ để thu thập chứng cứ liên quan đến một số loại tội phạm nhất định.
Ba biện pháp điều tra bí mật đặc biệt được Bộ luật Tố tụng hình sự Việt Nam năm 2015 quy định bao gồm: ghi âm, ghi hình bí mật; nghe điện thoại bí mật; thu thập bí mật dữ liệu điện tử.
Các biện pháp điều tra đặc biệt có bản chất là việc Nhà nước hạn chế quyền con người ở mức độ cao hơn các biện pháp điểu tra thông thường nhằm phát hiện và thu thập chứng cứ. Chính vì vậy, việc thực hiện các biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt phải tuân thủ quy định chặt chẽ hơn về căn cứ, thủ tục áp dụng và hủy bỏ.
Về căn cứ áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt: có thể áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt đối với các trường hợp: Tội xâm phạm an ninh quốc gia, tội phạm về ma túy, tội phạm về tham nhũng, tội khủng bố, tội rửa tiền; Tội phạm khác có tổ chức thuộc loại tội phạm đặc biệt nghiêm trọng.
Về người có thẩm quyền quyết định áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt: chỉ có Thủ trưởng Cơ quan điều tra cấp tỉnh, Thủ trưởng Cơ quan điều tra quân sự cấp quân khu trở lên mới được quyền ra quyết định áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt. Cụ thể: Thủ trưởng Cơ quan cảnh sát điều tra Bộ Công an, Thủ trưởng Cơ quan an ninh điều tra Bộ Công an, Thủ trưởng Cơ quan điều tra hình sự Bộ Quốc phòng, Thủ trưởng Cơ quan an ninh điều tra Bộ Quốc phòng, Thủ trưởng Cơ quan điều tra Viện kiểm sát nhân dân tối cao, Thủ trưởng Cơ quan điều tra Viện kiểm sát quân sự trung ương, Thủ trưởng các Cơ quan điều tra tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương (bao gồm cả Cơ quan cảnh sát điều tra và Cơ quan an ninh điều tra), Thủ trưởng Cơ quan điều tra cấp quân khu và tương đương (bao gồm Cơ quan điều tra hình sự và Cơ quan an ninh điều tra). Thủ trưởng Cơ quan điều tra cấp huyện và khu vực không được tự mình ra quyết định áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt mà phải đề nghị Thủ trưởng Cơ quan điều tra cấp tỉnh và cấp quân khu ra quyết định.
Khi ra quyết định áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt, những người có thẩm quyền nêu trên phải căn cứ và tuân thủ Điều 224 Bộ luật Tố tụng hình sự năm 2015. Điều này đòi hỏi những người có thẩm quyền một mặt phải nhận thức được tầm quan trọng của biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt trong việc giải quyết vụ án, một mặt hiểu được sự tác động của các biện pháp này tới đối tượng bị áp dụng. Có như vậy, việc áp dụng mới có tính hiệu quả, bảo đảm không lạm quyền, xâm phạm tới quyền, lợi ích hợp pháp của công dân. Quyết định áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt ghi rõ thông tin cần thiết về đối tượng bị áp dụng, tên biện pháp được áp dụng, thời hạn, địa điểm áp dụng, cơ quan tiến hành biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt và các nội dung quy định tại khoản 2 Điều 132 của Bộ luật Tố tụng hình sự năm 2015.
Về thủ tục áp dụng, quyết định áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt phải được Viện trưởng Viện kiểm sát cùng cấp phê chuẩn trước khi thi hành. Pháp luật không chỉ rõ trong trường hợp việc áp dụng biện pháp điều tra này do yêu cầu của Viện trưởng Viện kiểm sát thì có cần thủ tục phê chuẩn này hay không. Theo quan điểm của tác giả, trong trường hợp Thủ trưởng Cơ quan điều tra có thẩm quyền ra quyết định áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt theo yêu cầu của Viện trưởng Viện kiểm sát thì không cần thủ tục phê chuẩn. Thủ trưởng Cơ quan điều tra đã ra quyết định áp dụng có trách nhiệm kiểm tra chặt chẽ việc áp dụng biện pháp này, kịp thời đề nghị Viện kiểm sát hủy bỏ nếu xét thấy không còn cần thiết.
Thủ trưởng Cơ quan điều tra, Viện trưởng Viện kiểm sát có thẩm quyền và người thi hành quyết định áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt phải giữ bí mật.
Việc áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt có thể ảnh hưởng lớn đến quyền tự do cá nhân. Do đó, biện pháp này chỉ được áp dụng trong thời hạn nhất định. Cụ thể về thời hạn áp dụng biện pháp điểu tra tố tụng đặc biệt là không quá 02 tháng kể từ ngày Viện trưởng Viện kiểm sát phê chuẩn. Trường hợp phức tạp có thể gia hạn nhưng không quá thời hạn điều tra theo quy định của Bộ luật Tố tụng hình sự năm 2015. Như vậy, thời hạn gia hạn áp dụng biện pháp này không được quy định cụ thể. Thời hạn gia hạn này dài hay ngắn phụ thuộc vào thời hạn điều tra luật định của vụ án đó. Chậm nhất là 10 ngày trước khi hết thời hạn áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt, nếu xét thấy cần gia hạn thì Thủ trưởng Cơ quan điều tra đã ra quyết định áp dụng phải có văn bản đề nghị Viện trưởng Viện kiểm sát đã phê chuẩn xem xét, quyết định việc gia hạn.
Thông tin, tài liệu thu thập được bằng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt rất đa dạng, phong phú, bao gồm cả thông tin liên quan đến vụ án và thông tin không liên quan đến vụ án. Điều luật quy định, đối với thông tin, tài liệu liên quan đến vụ án thì chỉ được sử dụng vào việc khởi tố, điều tra, truy tố, xét xử vụ án hình sự. Nhà làm luật quy định biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt chỉ được áp dụng sau khi khởi tố vụ án hình sự, trong quá trình điều tra. Đối với thông tin, tài liệu không liên quan đến vụ án phải tiêu hủy kịp thời.
Thông tin, tài liệu thu thập được bằng việc áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt có thể dùng làm chứng cứ để giải quyết vụ án. Để được sử dụng làm chứng cứ trong vụ án, các thông tin, tài liệu này phải bảo đảm tính hợp pháp, xác thực và liên quan đến vụ án.
Cơ quan điều tra có trách nhiệm thông báo ngay kết quả việc áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt cho Viện trưởng Viện kiểm sát đã phê chuẩn. Về nguyên tắc, biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt cẩn phải được hủy bỏ kịp thời khi không còn cần thiết áp dụng. Thẩm quyền hủy bỏ áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt thuộc về Viện trưởng Viện kiểm sát đã phê chuẩn quyết định áp dụng biện pháp đó. Về thủ tục, Viện trưởng Viện kiểm sát không thể tùy tiện hủy bỏ quyết định áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt. Các biện pháp này chỉ bị hủy bỏ khi thuộc một trong ba trường hợp sau: có đề nghị bằng văn bản của Thủ trưởng Cơ quan điều tra có thẩm quyền; có vi phạm trong quá trình áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt; không cần thiết tiếp tục áp dụng biện pháp điều tra tố tụng đặc biệt.