Pagrindinis policijos detektyvo darbas paprastai yra atlikti kriminalinius tyrimus. Tai gali apimti daug skirtingų dalykų, priklausomai nuo tiriamo nusikaltimo rūšies. Pavyzdžiui, kartais dirbant policijos detektyvu tenka daug dirbti kompiuteriu, o kitais atvejais darbas gali būti beveik visas skirtas žmonių apklausai. Iš esmės tikimasi, kad detektyvai surinks visą informaciją apie nusikaltimą, kad nustatytų, kas yra atsakingas, ir pateiktų įrodymų, galinčių įrodyti įtariamojo kaltę teisme. Kai kuriuose policijos padaliniuose detektyvai gali būti priskirti skirtingiems skyriams, skirtiems tam tikroms nusikaltimų rūšims, o kiti turi bendresnius pareigybių aprašymus.
Dėl daugelio priežasčių policijos detektyvo darbas dažnai iš esmės skiriasi nuo patrulio pareigūno. Patruliai paprastai kviečiami prieš nusikalstamą veiką, jos metu arba iškart po jos, ir tikimasi, kad jie atliks tiesioginį visuomenės apsaugos darbą ir pradinį nusikaltėlių gaudymą. Policijos detektyvai pirmiausia yra skirti nusikaltimams išaiškinti ir dažniausiai iškviečiami po to. Jie vis dar skirti apsaugoti visuomenę, tačiau jų tikslas paprastai yra neleisti įtariamajam pakartotinai nusikalsti, atskleidžiant įtariamojo tapatybę arba užtikrinant, kad kaltas asmuo būtų nubaustas teismų sistemos, padedant rasti įrodymų, patvirtinančių bylą.
Darbo pobūdis gali labai priklausyti nuo nusikaltimų, kuriuose detektyvas specializuojasi, tipų ir detektyvo lygio skyriaus hierarchijoje. Pavyzdžiui, žmogžudysčių detektyvo tyrimai kartais apima visiškai kitus elementus nei detektyvo, kurio dėmesys skiriamas narkotinėms medžiagoms, ir, kalbant apie hierarchiją, žemesnio lygio detektyvai gali būti priskirti pagrindinės informacijos rinkimui atliekant pagrindinį tyrimą su visa komanda, kuri padėtų užduotį, o labiau patyręs detektyvas vadovauja tyrimui.
Policijos detektyvas paprastai yra labai susirūpinęs dėl jo veiksmų teismo salėje. Paprastai jis turės duoti parodymus, o jei padarys klaidą, dėl kurios žmonės suabejotų jo patikimumu, byla gali būti sugriauta, o tai gali sukelti pavojų visuomenei. Detektyvai dažnai turi imtis ypatingų atsargumo priemonių ir netgi daryti dalykus, kurie, jų manymu, yra nereikalingi, siekdami užtikrinti, kad būtų laikomasi visų pagrįstų nurodymų, kad atvejis atrodytų kuo patikimesnis. Net jei jie yra beveik tikri dėl kaltosios šalies tapatybės, jie gali atlikti papildomus pokalbius ir atlikti tolesnius tyrimus, kad atmestų visas įmanomas galimybes. Siekdami laikytis tokios griežtos metodikos, detektyvai dažnai turi atlikti išsamius, pasikartojančius veiksmus, o dauguma detektyvų teigia, kad darbas nėra toks romantiškas ar įdomus, kaip gali pasirodyti daugelyje filmų vaizdų.