冤罪が生じてしまう原因は多々あるが、古くから問題とされてきたのは捜査機関をはじめとした国家によって作られる冤罪である。捜査機関が、行き過ぎた見込み捜査や政治的意図などから、ある人を犯人に仕立て上げてしまうという類型である。日本の刑事訴訟法旧法に見られたような、裁判における“自白は証拠の王”と見做す考え方が、真実の裏づけを後回しにした自白獲得のための取調べを招き、虚偽自白を誘引することによって冤罪が発生する。

特に科学的捜査方法が確立される以前には捜査能力の限界から、先入観や思い込みを持った捜査による冤罪が発生する可能性が高かったが、科学的捜査方法が導入されたあとも冤罪がなくなったわけではなく、遺留品や物的証拠からそれにつながる犯人を導き出すのではなく、予め容疑者は設定されており証拠は後から捏造してでも合致させる・容疑者に有利な証拠は無視するといった違法な手法が採られる事が多々ある。日本には現在でも代用刑事施設（旧代用監獄）と呼ばれる近代国家としては極めて特異で問題が大きいとされる取調べ体制が公的に存在しており、司法当局の求める自白を容易に引き出される危険が大きいことが強く指摘されており、冤罪の温床となっている。

また、こういった捜査機関の暴走を引き起こす遠因として、着実な捜査よりも速やかな容疑者の逮捕などを求めるマスメディア報道や、そういった誘導に引きずられる国民世論などの問題も指摘されている。その反面、1990年代以後は市民のメディア・リテラシーや情報リテラシーの向上が提唱され、マスメディア以外の情報発信方法が普及したこともあり、市民のメディア・リテラシーや情報リテラシーが向上し、市民に対するマスメディアの影響力は低下しているとの指摘も有る。

甲山事件のように、一たび被疑者が証拠不十分で不起訴となったにもかかわらず、検察審査会の不起訴不当議決で再び被疑者に嫌疑がかけられて起訴されて無罪となった事件もある。2005年には検察審査会の権限が強化されたが、冤罪の増加を危惧する声が上がっている。

捜査機関以外の私人の行為が原因となって冤罪が発生する場合もある。例えば、真犯人が自分に対する量刑を軽くするために、他人に罪をなすりつけた事例（梅田事件、八海事件、牟礼事件、富山・長野連続女性誘拐殺人事件など）が存在する。

また無罪判決が確定しても警察は「捜査は適切に行なわれたと信じる」のコメント一片のみ出し、原因追求及び関係者問責を行なった例は皆無である。