公安捜査は、事案の特殊性と保秘の観点から、公安警察官のみで行われる。通常は、対象団体の集会の視察や構成員を追尾して違法行為の有無を確認する視察作業が多い。構成員を饗応して協力者に仕立て上げ、情報を収集することもある。対象とする犯罪も特殊なだけに、事件発生後に捜査するのではなく、不審な対象を発見した場合は公共秩序を乱す行為を行っていなくとも捜査対象に置く場合がある。
公安警察官はたとえ他部門の警察官が同事案を扱っていたとしても、情報交換をせず、警察内部でも秘密主義的であるとされる。過去に警視庁では連続企業爆破事件、警察庁長官狙撃事件など大規模事案において、一つの特別捜査本部に公安部と刑事部双方が投入されたこともある。双方に情報が分散してしまい、十分な捜査情報が共有されなかったという。例えば、。
また、菅生事件のように、非合法な手段による作業が表面化し、問題にされることもある。
公安警察の捜査の対象となっている団体の所属者を微罪逮捕したり、刑事・交通の管轄の事案に託けて、対象団体への家宅捜索などを行うことがある。逮捕された者には不起訴になるケースもあるが、公安警察の目的はむしろ逮捕を足がかりとした、事情聴取や押収資料からの情報収集・内情分析であるとされる（このような逮捕のあり方を別件逮捕という）。
批判.
微罪逮捕、別件逮捕を利用した捜査や、プライバシーの観点から、捜査手法について批判されることがある。
また、捜査対象となっている団体からの批判もある。
外事警察.
旧ソ連関連国の政府による諜報活動、国際テロリズムを捜査するのは公安警察の外事課（外事警察）である。国外において日本の警察に法的な捜査権はないが、国際テロリズム捜査のためには国外での捜査も行う。同時に防衛省情報本部などと協力を行っている。
公安警察官.
公安警察に所属している警察官は、公安警察官と呼ばれることが多い。公安警察官は、警務部、総務部所属の警察官と並んで、警察内部ではエリートとみなされている。
公安警察官は、マスクで顔を隠したり、部外者（他部門の警察官も含む）に本名や所属を名乗らないなど、自らの特徴を覚えられるのを避けている場合が一般的である。ただし、対象者の性質によっては、公安警察官であることを名乗って公式に接触することもある。