Istnienie zasad domniemania niewinności i in dubio pro reo pociąga za sobą konieczność istnienia także zasady ciężaru dowodu, która funkcjonuje w procesie karnym jako zasada nieskodyfikowana, wynikająca z innych wyraźnie ujętych w kodeksie zasad procesowych.
Ciężar dowodu to powinność udowodnienia wysuwanych twierdzeń ze względu na własny interes procesowy, pod rygorem odrzucenia danego twierdzenia, czyli przegrania procesu; jest to tzw. ciężar dowodu w znaczeniu materialnym. Zasadą postępowania karnego jest to, że ciężar dowodu obciąża oskarżyciela (i powoda cywilnego w zakresie jego roszczeń). Oskarżyciel musi zatem udowodnić zaistnienie czynu wypełniającego znamiona określonego przestępstwa, sprawstwo oskarżonego oraz zdolność ponoszenia przez niego odpowiedzialności karnej. Musi więc obalić domniemanie niewinności. Sam oskarżony nie ma przy tym obowiązku dostarczania dowodów przeciwko sobie (art. 74 § 1 Kodeksu Postępowania Karnego KPK), z tym że chodzi tu jedynie o niemożność przymuszenia go do aktywnego współdziałania z organem ścigania i oskarżycielem w zakresie dostarczania dowodów niekorzystnych dla siebie; oskar-żony może natomiast być przymuszony do biernego zachowania, poprzez które można uzyskać od niego dowody oskarżenia (art. 74 KPK). Formalnoprawną konsekwencją zasady ciężaru dowodu jest wymóg przeprowadzania dowodów oskarżenia przed dowodami służącymi do obrony (art. 369 KPK).
Ciężar dowodu, w jego materialnym znaczeniu, tylko w jednym wypadku przechodzi na oskarżonego. Chodzi o zniesławienie (art. 212 Kodeksu Karnego KK), kiedy w razie wykazania przez oskarżyciela znamion tego przestępstwa, oskarżonego obciąża udowodnienie okoliczności wyłączających przestępność jego zachowania, a wskazanych w art. 213 KK – w przeciwnym wypadku dojdzie do przyjęcia jego sprawstwa. Poza tym przerzucanie ciężaru dowodu na oskarżonego jest niedopuszczalne. Powyższa zasada nie podważa trafności rozwiązań wymagających także od oskarżonego (jak i od innych stron) uprawdopodobnienia wysuwanych przez niego żądań procesowych, np. wskazanych we wniosku o wyłączenie sędziego z powodów podważających bezstronność sędziego, czy wykazania istnienia podstaw do żądanego wznowienia prawomocnie zakończonego procesu karnego itd.
Od ciężaru dowodu odróżnić należy obowiązek dowodzenia, czyli powinność przeprowadzania dowodów, dowodzenia faktów z uwagi na inny niż własny procesowy interes. Funkcjonuje on ze względu na zasadę prawdy i obciąża organy postępowania przygotowawczego, oskarżyciela publicznego, a także sąd, i to przy zachowaniu obiektywizmu (art. 4 KPK). Ciąży on także na obrońcy, który w interesie swego klienta winien wskazywać organowi procesowemu do przeprowadzenia (zgłaszać stosowne wnioski dowodowe) znane mu dowody dla dowodzenia okoliczności korzystnych dla oskarżonego i uczestniczyć w tym celu, tam gdzie to możliwe, w przeprowadzanych czynnościach dowodowych.