Muitos dos métodos que emprega derivaram de inovações na medicina clínica e em laboratórios acadêmicos em todo o mundo. Os toxicologistas forenses trabalham com patologistas, médicos legistas e legistas para ajudar a estabelecer o papel do álcool, das drogas e dos venenos na causa da morte. O toxicologista identifica e quantifica a presença de drogas e produtos químicos em amostras de sangue e tecidos. Isto é feito utilizando instrumentação química e biomédica de última geração, capaz de detectar pequenas quantidades de materiais tóxicos, identificando-os positivamente e medindo com precisão a quantidade presente. Precisão, validade e confiabilidade são essenciais, pois essas informações são utilizadas na determinação da causa e do modo de morte.
Essas determinações são prerrogativas do médico legista ou legista; no entanto, o toxicologista é um membro-chave da equipe de especialistas que auxiliam nessa determinação, prestando consultoria em farmacologia, cinética e interações medicamentosas, metabolismo, reações adversas e idiossincráticas, tolerância a medicamentos, artefatos postmortem, estabilidade de medicamentos e outros fatores.
O patologista considera essas informações no contexto da história médica e investigativa do caso e dos achados de doenças ou outras condições médicas na autópsia. O estabelecimento preciso da causa e do modo de morte apropriados tem sérias implicações para a saúde e a segurança públicas, e a toxicologia forense confiável é um componente essencial desse processo.
A toxicologia da investigação de morte é realizada por laboratórios públicos e privados e muitos laboratórios forenses privados fornecem conhecimentos especializados e serviços não disponíveis em laboratórios governamentais.