Theo nghiên cứu lý thuyết được thực hiện bởi Allingham & Sandmo (1972), hình phạt và nhận thức về việc phạm tội có tác động đến tuân thủ thuế. Nghiên cứu này cho rằng tuân thủ thuế sẽ tăng khi các hình phạt có liên quan để xử lý hành vi không tuân thủ tăng. Để đạt hiệu quả, hình phạt nên được áp dụng nhanh chóng và mạnh mẽ. Ý nghĩ sợ hình phạt sẽ ngăn chặn hành vi trốn thuế. Thiết lập một hệ thống hiệu quả xử lý hành vi trốn thuế là giải pháp quan trọng để đẩy mạnh tuân thủ thuế. Người nộp thuế sẽ có nhiều khả năng tuân thủ nếu hành vi không tuân thủ tất yếu sẽ bị phạt.
Trong trường hợp phạt tiền, có một mô hình xem người nộp thuế như là một người hoạt động kinh tế hợp lý, tối đa hóa độ thỏa dụng của họ thông qua thực hiện phép tính nhân giữa xác suất bị phát hiện và khởi tố với số tiền giữ lại được nhờ trốn thuế, và so sánh kết quả với số tiền phạt tiềm năng. Tuy nhiên, cũng có một số chỉ số cho thấy rằng nỗi lo sợ bị phạt có thể còn lớn hơn so với nỗi lo bị phát hiện hành vi không tuân thủ thuế (Friedland & Ctg, 1978). Chỉ khi dân chúng tin rằng họ sẽ bị phát hiện và các khoản phạt sẽ được áp dụng thì mới có những ảnh hưởng ngăn chặn (các nhà tâm lý học gọi là ảnh hưởng Pavlov). Vấn đề đặt ra là khả năng để cơ quan quản lý có thể phát hiện được tình trạng nộp thiếu hay không, thứ hai là ý chí và khả năng xem xét những khoản phạt sẽ được áp dụng và thứ ba là nhận thức của công chúng rằng điều này thực sự đang diễn ra.
Witte & Woodbury (1985) phát hiện mối quan hệ đáng kể giữa các biện pháp trừng phạt hình sự và tuân thủ thuế. Nghiên cứu khác được thực hiện bởi Grasmick & Scott (1982), Tittle (1980) cũng chỉ ra rằng một số người trả lời thừa nhận một số hành vi không tuân thủ sẽ ít hơn nếu những hành vi như vậy sẽ bị phạt nặng. Nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành bởi Hasseldine & Ctg (2007) cũng chỉ ra rằng mức độ nghiêm trọng của hình phạt tác động đáng kể đến hành vi tuân thủ thuế. Tuy nhiên, các mô hình phức tạp hơn như lý thuyết người đại diện và lý thuyết trò chơi cho rằng hình phạt khó thể hiện được vai trò của nó trong mô hình tuân thủ bởi vì kết quả được xác
định là nội sinh với gian lận thuế (Andreoni & Ctg, 1998). Andreoni & Ctg (1998) cho rằng để xây dựng mô hình hợp lý về tác động của tỷ lệ kiểm tra và hình phạt đến tuân thủ thuế, cần phải tiến hành một số thí nghiệm có kiểm soát chặt chẽ. Andreoni và cộng sự cho rằng các nghiên cứu trước đó sử dụng phân tích thống kê dữ liệu lớn, và bản thân dữ liệu chứa đựng yếu tố nội sinh. Vì vậy, thay vì sử dụng dữ liệu lớn, Andreoni & Ctg (1998) muốn thực hiện một thí nghiệm khép kín dạng tương tự như trong phòng thí nghiệm để có thể kiểm soát tất cả các biến. Điều này được kiểm nghiệm thông qua nghiên cứu của Beck & Ctg (1991) và Becker & Ctg (1987), họ phát hiện tỷ lệ phạt tác động đến tuân thủ thuế theo đúng như lý thuyết. Tuy nhiên, cách tiếp cận này đã giới hạn môi trường nghiên cứu đến một góc độ khá hẹp so với thế giới thực. Bởi vì những nghiên cứu trước đã chỉ ra rằng hình phạt tác động đến hành vi tuân thủ thuế, nhận thức về việc phạm tội cũng tác động đáng kể đến tuân thủ thuế. Nếu người nộp thuế nhận thức được rằng việc họ đang thực hiện trốn thuế là vi phạm pháp luật và hậu quả là trở thành những người không tuân thủ thuế, họ sẽ hạn chế trốn thuế.
Mặt khác, nếu họ thấy rằng việc không trung thực cũng không bị kết tội, họ có thể sẽ gian lận nhiều hơn bởi vì họ cho rằng họ sẽ không bị phát hiện, từ đó họ có thể tiết kiệm được tiền. Chính vì vậy, việc giáo dục người nộp thuế và cung cấp đầy đủ thông tin về những trường hợp trốn thuế là giải pháp quan trọng theo phương châm phòng bệnh hơn chữa bệnh.