Психологические особенности следственного эксперимента обусловлены в первую очередь характером опытных действий, с помощью которых следователь изучает динамические процессы, происходящие с человеком в окружающей его обстановке.
В следственном эксперименте наряду с перцептивными, мнемическими процессами большое значение имеют психомоторика человека, его двигательные реакции и способности. Для наиболее полного и всестороннего их исследования от лиц, проводящих эксперимент, требуются умение реконструировать обстановку, в которой имели место проверяемые факторы, способность моделировать те или иные действия, высокая познавательная активность, гибкое творческое мышление.
Наиболее благоприятным моментом для проведения следственного эксперимента с этой точки зрения чаще всего бывает период, когда свидетели, обвиняемые и другие лица дают правдивые показания, будучи в той или иной мере заинтересованными в том, чтобы помочь следователю как можно точнее разобраться в обстоятельствах, подлежащих доказыванию.
Ниже рассмотрены виды следственного эксперимента.
1. Следственный эксперимент для проверки возможности восприятия и сохранения в памяти субъектом каких-либо фактов. С помощью проведения специальных опытных действий проверяются перцептивные способности различных участников уголовного процесса, когда их показания о том, что они восприняли какие-то важные для дела обстоятельства, вызывают сомнение.

Во время следственного эксперимента в условиях, соответствующих тем, которые имели место на момент происшествия (а при невозможности нахождения на месте происшествия – в максимально приближенных условиях) повторяются аналогичные совершенным ранее действия, например воспроизводятся различные звуковые сигналы, создается определенное освещение, благодаря чему проверяется чувствительность тех или иных анализаторов, определяется порог их чувствительности, диагностируются перцептивные способности человека в зависимости от его индивидуально-психологических особенностей, возраста, профессии и т. д.
2. Следственный эксперимент на исследование возможности совершения субъектом определенных действий, наличия у него тех или иных двигательных навыков, способностей. Подобный эксперимент проводится, когда необходимо выявить (подтвердить) у субъекта определенные навыки, способности совершать проверяемые действия, операции. Проведение в этих случаях опытных действий послужит подтверждением того, что они были (могли быть) совершены данным лицом.
3. Следственный эксперимент на выявление объективной возможности существования какого-либо явления, определенной закономерности. Поскольку в жизни объективно существующие явления, закономерности, как правило, не зависят от проявлений психики человека, при проведении следственного эксперимента от следователя требуется создание условий, максимально приближенных к тем, которые имели место в момент происшествия. Например, подобного рода эксперименты проводятся при расследовании происшествий, связанных с нарушением правил техники безопасности. В какой-то мере они напоминают стендовые испытания.
4. Следственный эксперимент на установление механизма произошедшего события, его динамических характеристик и других связанных с этим обстоятельств. Такой эксперимент чаще всего носит комплексный характер и как бы завершает процесс расследования. Весьма распространены подобные эксперименты при расследовании автотранспортных происшествий. В таких случаях от следователя, помимо хороших организаторских способностей, требуются способности аналитические, умение быстро использовать получаемую в ходе проводимых опытов информацию, позволяющую посмотреть на уже известное событие под другим углом зрения, увидеть какие-то иные скрытые в произошедшем закономерности. Самостоятельной задачей, решаемой в ходе эксперимента, может стать изучение механизма образования различных следов.
5. Своеобразная разновидность следственного эксперимента – проверка показаний на месте. Это могут быть: место совершения преступления, место, где были выброшены орудия преступления, иные предметы, имеющие значение для установления истины по делу, территория, по которой двигался тот или иной участник процесса, и т. п. В психологическом отношении проверка показаний на месте является эффективным средством активизации памяти, мыслительных процессов ее участников.
Планируя проведение следственного эксперимента (проверки показаний на месте), следователь, помимо решения многочисленных вопросов организационно-тактического характера, должен предусмотреть проведение соответствующей психологической подготовки будущих участников, направленной на устранение причин, которые могут вызвать у них избыточную психическую напряженность, мешающую естественному поведению.