宋代司法審判還講求推究證據。司法長官斷案時，必須蒐集充分的證據支撐，如果證據不充足就不能判決。因此宋朝政府有效地從程序和人事上保證了司法的公正性。為了增進司法的人性化，政府出台了一些便民的訴訟規定，遏制了非法刑訊逼供，展現統治者對百姓的人文關懷。雖然宋朝司法制度以防弊為目標，不過在實際施行中仍舊出現了胥吏弄權、“息訟”風行、以德判案等問題。
提取證據在刑事案件中尤為重要，宋代高度發達的法醫學就是官吏們嚴格執行司法取證，並在此基礎上進行理論探索和創新的產物。宋代的法醫學成就集中體現在《洗冤集錄》《棠陰比事》等幾部著作中。以《洗冤集錄》為例，這本著作是由多次主管刑獄的南宋官員宋慈撰寫的，書中總結他自己及其他法官取證平冤的經驗，彙集成驗傷、驗屍、解剖、勘察等方面的理論，內容十分詳盡。例如對於刀傷的鑑別，書中分析稱生前刀傷的刀痕寬闊，傷痕附近有血跡，創口的皮肉血色鮮豔，而死後的刀傷肉色乾癟發白，沒有血花的顏色。這些理論成果為宋代官吏們復原案情真相提供了科學手段，保障了判決的公正性。
宋代重視培養法律人才，將司法考試納入選拔官員的考核體系，為司法的公正性奠定人事基礎。在沿襲唐代“明法”科考試之外，宋太宗、宋神宗、宋徽宗時期又在科舉中增加了“律義”科目的考核，宋神宗時甚至要求考核官員的斷案能力，因而通曉法律條文成為大多數士人取得功名的必要條件。宋朝擬派官員的考試中也設立了司法考試項目，根據選人的法學才幹劃分等第，授予考試合格者相應的實際職務。
除此之外，宋代還確立了長官親審、審判分離、錄問、迴避等制度，通過完善司法程序約束司法官員，督促他們客觀、公正地審理案件，保證審判的程序正義。