לפני תפילת 'כל נדרי' יש הנוהגים לומר כמה פיוטים, פרקי תהילים או תפילה המכונה 'תפילה זכה'. זו תפילה של וידוי וחרטה על חטאי השנה שחלפה, ובקשה מהקב"ה כי יקבל את ייסורי התענית והרהורי תשובה שלנו. כמו־כן יש בה קטע המוקדש להבעת מחילה מצד המתפלל לאנשים שפגע בהם במשך השנה. יש לומר תפילה זו קודם שקיעת השמש, ומיד אחרי השקיעה חלים כל איסורי יום הכיפורים. זאת יש לעשות לפחות זמן קצר קודם השקיעה, ובכך חלים על האדם כל דיני היום ואיסוריו.

'כל נדרי' לפני 'כל נדרי' מוציאים מארון הקודש שני ספרי תורה ומוסרים אותם לידי שניים מחשובי הקהל. אלה מוליכים את ספרי התורה ומתייצבים אתם ליד הבימה או ליד עמוד התפילה של החזן, משני צדיו. שלושתם משמשים כ'בית דין'.

החזן פותח בהכרזה: "עַל דַּעַת הַמָּקוֹם (כלומר הקב"ה) וְעַל דַּעַת הַקָּהָל, בִּישִׁיבָה שֶׁל מַעְלָה וּבִישִׁיבָה שֶׁל מַטָּה, אָנוּ מַתִּירִין לְהִתְפַּלֵּל עִם הָעֲבַרְיָנִים" (או בנוסח קרוב לזה, בקהילות שונות).

ה'עבריינים' הנזכרים באמירה זו הם מי שנוּדוּ על־ידי בית דין בעקבות עבֵרות מסוימות שעשו, ולכן הם צריכים 'התרה' מיוחדת כדי שיוכלו להצטרף לתפילה. אף־על־פי שבימינו בתי דין אינם מנדים בני־אדם, עדיין אומרים זאת כביטוי לכך שכל המשתתפים בתפילה, עם כל מעשיהם, מתייצבים יחד לפני הקב"ה.

לאחר מכן אומרים שליח הציבור (החזן) ואתו כל הקהל בלחש את תפילת 'כל נדרי', שלוש פעמים: "כָּל נִדְרֵי וֶאֱסָרֵי וּשְׁבוּעֵי וַחֲרָמֵי וְקוֹנָמֵי וְקִנּוּסֵי וְכִנּוּיֵי, דְּאִנְדַּרְנָא וּדְאִשְׁתַּבַּעְנָא, וּדְאַחֲרִימְנָא וּדְאָסַרְנָא עַל נַפְשָׁתָנָא. מִיּוֹם כִּפּוּרִים זֶה עַד יוֹם כִּפּוּרִים הַבָּא עָלֵינוּ לְטוֹבָה. בְּכֻלְּהוֹן אִיחֲרַטְנָא בְהוֹן, כֻּלְּהוֹן יְהוֹן שָׁרָן, שְׁבִיקִין שְׁבִיתִין בְּטֵלִין וּמְבֻטָּלִין, לָא שְׁרִירִין וְלָא קַיָּמִין. נִדְרָנָא לָא נִדְרֵי וֶאֱסָרָנָא לָא אֱסָרֵי וּשְׁבוּעָתָנָא לָא שְׁבוּעוֹת" (או בנוסח קרוב לזה, בקהילות השונות).

נוסח זה הוא מעין 'התרת נדרים' ציבורית (ראו בפרק העוסק בדיני ראש השנה, עמ' 86), ובכל־זאת נהוג שכל אחד ואחד אומר את נוסח 'התרת הנדרים' האישית בערב ראש השנה או בערב יום הכיפורים. מדוע אומרים בכל זאת את תפילת 'כל נדרי'? — אמירה זו צופנת בתוכה משמעויות פנימיות המתייחסות ל'התרת' השכִינה הקדושה מחבלֵי גלוּתה, בעקבות חטאינו. כמו־כן התפילה רומזת לשחרורו הרוחני של האדם מכל מיני הרגלים שאליהם הוא קשור ומחובר.

בהמשך החזן מברך בקול רם ואתו כל הקהל בלחש: "בָּרוּךְ אַתָּה אֲדֹנָי, אֱלֹהֵינוּ מֶלֶךְ הָעוֹלָם, שֶׁהֶחֱיָנוּ וְקִיְּמָנוּ וְהִגִּיעָנוּ לַזְּמַן הַזֶּה". סיבת אמירת הברכה בתפילה נובעת מכך שביום הזה אין 'קידוש' שבו אפשר לומר את הברכה. ואולם אישה או כל מי שבירכו ברכת 'שהחיינו' בהדלקת הנרות, אינם חוזרים ומברכים זאת שוב עם החזן.

כאשר יום הכיפורים חל בשבת אומרים כאן נוסח מקוצר של תפילת 'קבלת שבת' (מתחילים אותה ב'מזמור לדוד' במקום ב'לכו נרננה'). ויש הנוהגים לאמרו קודם לתפילת 'כל נדרי'.

תפילת ערבית קריאת שמע וברכותיה בתפילת ערבית זהוֹת לאלה של כל שבת או חג, פרט לכך שלאחר הפסוק הראשון ('שמע ישראל') אומרים את "ברוך שם כבוד מלכותו לעולם ועד" בקול רם, שלא כשאר ימי השנה שבהם אומרים זאת בלחש. הסיבה לכך היא שאמירה זו היא חלק מתפילת המלאכים ואינה ראויה להיאמר בפי אדם בקול רם, והיא גם אינה חלק מפרשת 'שמע ישראל' הכתובה בתורה. לכן בכל השנה אין ראוי לאמרה בקול רם. אולם ביום הכיפורים, כאשר הקב"ה מטהר אותנו מכל עוונותינו ואנו עומדים לפניו כמלאכים — ראויים אנו לאמרה בקול רם.

תפילות ה'עמידה' של יום הכיפורים דומות במתכונתן לתפילות 'עמידה' של ראש השנה. כמו בראש השנה, נוסח הברכה השלישית שלהן ארוך ומפורט יותר. ביום הכיפורים אומרים בסיום כל אחת מהתפילות נוסח של וידוי על העבֵרות שבידינו.

כאשר יום הכיפורים חל בשבת מזכירים את השבת במקומות מסוימים במהלך תפילת ה'עמידה', ואחריה אומרים ברכת 'מעֵין שֶׁבַע'.

'וידוי' בכל תפילה כמה מילים על הווידוי, מבנהו וחשיבותו:

ה'וידוי' הוא חלק מרכזי ממצוות התשובה, שכן כדי שאדם יוכל לחזור בו ממעשיו ולשוב בתשובה עליו להתוודות תחילה על מעשיו הלא טובים. נוסח ה'וידוי' מורכב משני חלקים: וידוי 'אשמנו' הקצר, שבו מפורטים סוגי החטאים מילה אחר מילה (אשמנו, בגדנו, גזלנו וכו') על־פי סדר אותיות הא־ב. החלק השני מכוּנה 'על חטא', והוא ארוך יותר ומפורטים בו החטאים בדרך זו — כל סעיף נפתח באמירה "על חטא שחטאנו לפניך ב..."ואז באה רשימה של חטאים גם כן על־פי סדר אותיות הא־ב ("באימוץ הלב... בבלי דעת... בגילוי עריות... בדעת ובמרמה וכו'), על־פי הנוסחאות השונות. על־פי כמה מהן, אחרי כל קבוצה של חטאים עוצרים ואמרים: "ועל כולם א־לוה סליחות, סלח לנו, מחל לנו, כפר לנו".

מטרת הפירוט הרב של החטאים והחזרה עליהם פעמים רבות לאורך היום הקדוש היא לאפשר לאדם להיזכר בכל החטאים שייתכן כי כשל בהם במהלך השנה. הניסוח נכתב בכוונה בלשון רבים ("שחטאנו לפניך"), כדי שגם מי שלא כשל בחטא מסוים זה יאמר אותו בשם כלל ישראל. בזמן אמירת ה'וידוי' מרכינים מעט את הראש, ועל כל חטא וחטא שמזכירים מכים קלות באגרוף היד הימנית על הלב.

סיום תפילת ערבית בתום ה'עמידה' אומרים פרקי 'סליחות' ובסופם שבים ומתוודים. כשיום הכיפורים חל באחד מימות השבוע ולא בשבת אומרים גם את תפילת 'אבינו מלכנו'. בסיום תפילת ערבית יש המוסיפים וקוראים פרקי תהילים מסוימים.

לאחר התפילה נהוג לומר כמה פיוטים ויש הלומדים משניות של מסכת יומא, העוסקות בסדר עבודת הכהן הגדול בבית המקדש, ביום הכיפורים.