Główne zastosowania badań na zwierzętach to: analiza oddziaływań na tkanki organizmów żywych różnych komórek, które odpowiadają za rozwój procesów chorobotwórczych, śledzenie farmaceutyków i innych substancji w trakcie ich interakcji z tkankami, między innymi: badanie metabolizmu leków, określenie dawki śmiertelnej oraz optymalnej, badanie reakcji na różne stężenia danej substancji, rozwój biofarmaceutyków, radiofarmaceutyków.
Z powodu licznych kontrowersji wokół wykorzystywania zwierząt w eksperymentach, trwają poszukiwania alternatywnych rozwiązań. Początek tego nurtu datuje się na rok 1959, kiedy to R.L. Burch oraz zoolog W.M.S. Russell opublikowali pracę "The Principles of Humane Experimental Technique", w której przedstawili trzy koncepcje dążenia do wyeliminowania badań na zwierzętach, tak zwane 3R: Replacement (zastąpienie), Reduction (ograniczenie) oraz Refinement (doskonalenie)N. Ranganatha, I.J. Kuppast, "A Review of Alternatives to Animal Testing Methods in Drug Develompent", International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Vol 4, Suppl 5, 2012.