現代醫學在疫苗、胰島素、抗生素及癌症治療等領域的重大進展，長久以來都仰賴動物實驗作為基礎。然而，這項科學研究手段也持續面臨嚴峻的倫理質疑。尤其在今日，隨著替代技術的發展與法規的調整，各界正積極探討如何平衡醫學進步與動物權益。
動物實驗的標準化始於二十世紀，各國政府為了確保藥物對人體安全，陸續要求在人體試驗前須先進行動物實驗。以美國為例，1938 年的《聯邦食品、藥品暨化妝品法案》（Federal Food, Drug, and Cosmetic Act）便正式將動物研究納入藥物開發的標準流程。
目前，實驗動物以小鼠和大鼠佔絕大多數，因其成本較低、繁殖快速，且易於基因改造以模擬人類疾病。兔子常用於皮膚或眼睛刺激測試及免疫系統研究；透明胚胎的斑馬魚則應用於發育生物學。犬類和非人靈長類動物因生理結構與人類較為相似，雖使用頻率較低，但仍用於神經科學或藥物長期安全性等關鍵研究。實驗環境皆需設計以確保一致性與控制，並設有燈光、溫度及餵食時間的嚴格規定，且要求減少動物在注射、手術或培育過程中的痛苦與不適。
支持者認為，動物研究對於理解疾病進程、探究複雜生物系統的運作至關重要。然而，反對者則質疑動物的生理反應與人類存在差異，可能影響實驗結果的可靠性。動保團體更指出，未經同意便使用有感知能力的生命進行實驗，本質上存在道德問題。特別是過去化妝品與化學品測試中對動物造成的傷害，已嚴重影響公眾對動物實驗的信任。部分行動者認為，過度依賴動物模型，可能因生物差異而阻礙科學進步。
為回應倫理考量，科學界發展出「3R」原則：取代（replace）、減少（reduce）、優化（refine）。近期美國在法規面也出現重大變革，例如《美國食品藥物管理局（FDA）現代化法案 2.0》（FDA Modernization Act 2.0）已廢除了新藥在人體試驗前必須強制進行動物實驗的聯邦規定，允許美國食品藥物管理局在適當時接受替代方法。美國環境保護局（Environmental Protection Agency）也設定目標，旨在減少化學安全評估對哺乳類動物實驗的依賴。
隨著科技演進，非動物實驗替代方案正快速發展。例如，類器官（organoids），即由人類細胞組成的小型組織，能模擬器官功能並用於藥物反應研究。器官晶片（organs-on-chips）則可在微型裝置上重現血流、組織交互作用等部分人類生理功能。此外，透過大數據與演算法建立的電腦模型，也能有效預測物質在體內的行為。許多企業，尤其化妝品與個人護理品牌，在全球禁用動物實驗的法規及消費者對「零殘忍」產品需求的推動下，已逐步減少或淘汰動物測試。消費者亦可選擇支持未進行動物實驗的產品，或贊助非動物研究的組織，共同推動改變。
在 2026 年 4 月 20 日至 26 日的世界實驗室動物解放週期間，動物實驗的倫理與現實再度成為焦點。展望未來，研究領域預計將整合多種方法，使動物實驗的使用更為精準與選擇性。
