Konsekwencją domniemania niewinności jest zasada „in dubio pro reo”, czyli nakaz tłumaczenia niedających się usunąć wątpliwości na korzyść oskarżonego – stanowi o tym art. 5 § 2 Kodeksu Postępowania Karnego (KPK). Nakaz ten odnosi się jedynie do wątpliwości, które nie dają się usunąć. Organ procesowy powinien zatem dążyć przede wszystkim do wyeliminowania zaistniałych wątpliwości, czy to przez sięgnięcie do innych źródeł i środków dowodowych (np. dodatkowa opinia biegłego) czy też innych sposobów przeprowadzenia dowodów (np. konfrontacja świadków) i dopiero gdy po wykorzystaniu istniejących możliwości wątpliwość istnieje nadal, winien sięgnąć po regułę z art. 5 § 2 KPK.
To właśnie zasada in dubio pro reo legła u podstaw nowego rozwiązania zawartego w art. 397 KPK. Likwidując nowelą z 10 stycznia 2003 r. możliwość zwrotu sprawy prokuratorowi z rozprawy przyjęto, iż w razie wyjścia na jaw braków postępowania przygotowawczego, których usunięcie przez sąd uniemożliwia wydanie wyroku w rozsądnym terminie, sąd może przerwać lub odroczyć rozprawę i wyznaczyć oskarżycielowi publicznemu termin na przedstawienie nowych dowodów, w razie zaś niewywiązania się oskarżyciela z tego obowiązku rozstrzygnąć na korzyść oskarżonego, ale tylko wątpliwości wynikające z nieprzeprowadzenia owych dowodów.
Zasady in dubio pro reo nie można w żadnej mierze traktować jako swoistego uproszczonego traktowania wątpliwości. Nie ma więc ona zastosowania w sytuacji, gdy wątpliwości są rezultatem niedokładnego i niewyczerpującego postępowania dowodowego, kiedy to organ procesowy powinien z urzędu uzupełnić to postępowanie, aby ustalić fakty zgodnie z ich rzeczywistym przebiegiem i wyjaśnić nasuwające się w tym zakresie wątpliwości, a nie sięgać po regułę in dubio pro reo (wyrok Sądu Najwyższego z dnia 16 stycznia 1974 r., III KR 315/73, OSNKW 5/1974, poz. 97). Reguła ta ma zatem zastosowanie dopiero wówczas, gdy zostały wyczerpane wszystkie możliwości poznawcze w postępowaniu (wyrok SN z 31 sierpnia 1979 r., IV KR 173/79, OSNPG 2/1980, poz. 24). O jej naruszeniu nie można więc mówić, gdy sąd w wyniku pełnej i poprawnie dokonanej swobodnej oceny dowodów uznał, że brak jest wątpliwości, albo że nie mają one znaczenia dla odpowiedzialności oskarżonego; jest jednocześnie dobrym prawem obrony oskarżonego mnożenie, a nawet wyolbrzymianie takich faktów i ich ocen, które pozwalają powątpiewać w jego winę, pod warunkiem wszakże nieprzeinaczania faktów (wyrok Sądu Najwyższego z 14 maja 1999 r., IV KKN 714/98, niepublikowany). Orzecznictwo przyjmuje też zasadnie, że np. okoliczność, iż oskarżony uniemożliwił pobranie mu krwi na badanie zawartości alkoholu, nie może sama przez się stanowić podstawy do przyjęcia, że w tym zakresie istnieje niedająca się usunąć wątpliwość, do której ma zastosowanie zasada tłumaczenia wątpliwości na korzyść oskarżonego (wyrok Sądu Najwyższego z 29 czerwca 1987 r., V KRN 115/87, OSPiKA 2/1989, poz. 38).
Jeżeli na rozprawie zachwiana zostanie wersja oskarżenia, gdyż w świetle zebranych dowodów nie da się bez obawy popełnienia pomyłki wykluczyć innej wersji zdarzenia, aniżeli przyjęta w akcie oskarżenia, to nie jest dopuszczalne przypisanie oskarżonemu zarzucanego czynu, albowiem w takiej sytuacji chroni go reguła in dubio pro reo (wyrok Sądu Najwyższego z 4 grudnia 1992 r., WR 369/90, OSP 102/1992, poz. 12).