Điều tra lại vụ án hình sự là hoạt động điều tra do Cơ quan điều tra có thẩm quyền tiến hành trên cơ sở quyết định hủy bản án để điều tra lại của Tòa án cấp phúc thẩm, Hội đồng giám đốc thẩm, Hội đồng tái thẩm hoặc Hội đồng Thẩm phán Tòa án nhân tối cao nhằm hủy bỏ toàn bộ kết quả của quá trình điều tra, truy tố, xét xử đã được thực hiện để tiến hành điều tra lại từ đầu đối với vụ án khi có những căn cứ do pháp luật tố tụng hình sự quy định.
Cơ quan có thẩm quyền điều tra lại chính là Cơ quan điều tra theo thẩm quyền được luật quy định tiến hành việc điều tra lại toàn bộ vụ án theo yêu cầu của Tòa án cấp phúc thẩm, Hội đồng giám đốc thẩm, Hội đồng tái thẩm hoặc Hội đồng Thẩm phán Tòa án nhân tối cao khi vụ án thuộc những trường hợp cần điều tra lại theo quy định của pháp luật.
Việc điều tra lại của Cơ quan điều tra nhằm mục đích tiến hành lại toàn bộ quá trình điều tra khi Tòa án cấp phúc thẩm, Hội đồng giám đốc thẩm, Hội đồng tái thẩm hoặc Hội đồng Thẩm phán Tòa án nhân tối cao cho rằng bản án của Tòa án sơ thẩm hoặc phúc thẩm không chính xác (gây ra oan, sai, bỏ lọt tội phạm…) mà nguyên nhân trực tiếp dẫn đến việc không chính xác này là do giai đoạn điều tra trước đó đã mắc phải những sai lầm, thiếu sót nhất định.
Để khắc phục sai sót này, khi Tòa án cấp phúc thẩm, Hội đồng Giám đốc thẩm, Hội đồng Tái thẩm hoặc Hội đồng Thẩm phán Tòa án nhân tối cao xét thấy bản án đã tuyên cần phải được hủy bỏ để điều tra lại thì Cơ quan điều tra phải tiến hành điều tra lại đối với vụ án.
Theo đó quá trình điều tra trước đây sẽ bị hủy bỏ toàn bộ và Cơ quan điều tra sẽ phải thực hiện lại toàn bộ các hoạt động điều tra như đối với vụ án mới và với sự cẩn trọng, chính xác tuyệt đối để tránh việc tiếp tục gây ra oan, sai hoặc bỏ lọt tội phạm và tránh những sai phạm đã gặp phải trước kia.
Bên cạnh việc phục hồi điều tra và điều tra bổ sung thì điều tra lại là một cơ chế hữu hiệu giúp cơ quan có thẩm quyền tiến hành tố tụng xác định sự thật của vụ án, không bỏ lọt tội phạm, xử lý vụ án đúng người, đúng tội và không làm oan người vô tội.
Việc điều tra lại sẽ khôi phục lại các tư cách tham gia tố tụng, các biện pháp ngăn chặn và biện pháp cưỡng chế sẽ được áp dụng lại khi cần thiết, các loại thời hạn sẽ được tính lại. Việc điều tra lại có thể dẫn đến truy tố lại, xét xử lại, nhưng cũng có thể dẫn đến đình chỉ điều tra.
