A gyógyszerészeti, illetve élettani kutatásoknál az állatkísérletek gyakran nélkülözhetetlenek, elsősorban azért, mert az élő szervezetek (legyen szó emberről vagy állatról) elképesztően bonyolultak, és a kutatók gyakran csak egy-egy kis szeletét ismerik ezeknek a folyamatoknak. Ha azonban egy komplex rendszer, vagyis egy élő szervezet részeként vizsgálhatják ezeket, jóval pontosabb képet kaphatnak. Ez nagyon fontos lehet például a genetikai vizsgálatoknál vagy akkor, amikor egy gyógyszer hosszabb távú mellékhatásait tesztelik.
Más esetekben azonban az állatkísérletek valóban feleslegesek, például a kozmetikai iparban vagy azokban az elsősorban harcászati vizsgálatokban, melyekben a különböző traumás sérüléseket, illetve az ezek minél hatékonyabb ellátását vizsgálják. Számos országban, például Indiában, Norvégiában, Izraelben vagy az Európai Unió tagországaiban szigorúan tiltják az állatokon való kozmetikai célú kísérletezést, illetve azon kozmetikumok forgalmazását, melyeket állatokon teszteltek. Emellett a tudomány más területein is egyre több esetben választják a különböző alternatív megoldásokat az állatkísérletek helyett.
Az alternatív tesztelési módszerek között találhatjuk az in vitro teszteket, a sejtkultúrákon, szövetmintákon és mesterséges szöveteken végzett kísérleteket, a számítógépes modellezést és a speciálisan kiképzett műanyag bábukat. Ezeket használhatják betegségek lefolyásának tanulmányozására, bőrtünetek szimulálására, sejtszintű folyamatok modellezésére, balesetek szimulálására vagy éppen arra, hogy a különböző traumák hatásait, illetve azok ellátásának lehetőségeit tanulmányozzák.
Ezekre a különleges alternatív tesztelési lehetőségekre is egyre több figyelmet fordítanak a kutatók, újabb és újabb, egyre pontosabb módszereket dolgoznak ki.
A legújabb tudományos fejlesztéseknek köszönhetőek például olyan mesterséges anyagok, melyek majdnem teljesen azonosak az emberi hámsejtekkel, vagy olyan, emberi sejtekkel „bélelt” mikrocsipek, melyeken hatékonyan lehet az emberi szervek sejtszintű működését modellezni. Ezeket azért is tartják hatékonyabbnak, mint az Johns Hopkins University toxikológusa mondta: „nem nagyra nőtt, 70 kg-os patkányok vagyunk”.
Az embereken való kísérletezés számos etikai vitát indított már el, ennek ellenére bizonyos esetekben az embereket is be lehet vonni a tudományos vizsgálatokba. A legjellemzőbbek a különböző pszichológiai kísérletek , de egyéb esetekben is lehetséges önkéntesek segítségével tesztelni valamit. Az úgynevezett mikroadagolás során például minimális mennyiségű gyógyszert kapnak az önkéntesek egyetlen alkalommal, majd számítógépes eljárás segítségével vizsgálják, hogy hogyan hat a gyógyszer a szervezetre.
