自克拉伦斯·库克·利特尔开展划时代的老鼠遗传实验以来，一个多世纪以来，老鼠在医学研究领域的地位几乎从未动摇。除老鼠外，众多动物也是医学实验室不可或缺的存在。这些动物具备与人类相似的生物学特性，为我们的研究提供了有力的“替代品”，同时也免于了社会道德的谴责。
早在1771年，意大利的解剖学家路易吉·加瓦尼通过一只死青蛙的肌肉，观察到了现象。虽然他对细节的解释存在偏差，但他的发现为后来的生物电研究奠定了基础。到了1952年，科学家罗伯特·布里格斯和托马斯·金更是成功利用青蛙进行了核转移实验。今天，青蛙仍然是研究领域的热门研究对象，研究人员可以轻易地观察到果冻状卵中胚胎的发育情况。
自20世纪40年代以来，动物眼睛刺激试验得到了发展，主要用于检测可能对动物或人类眼睛造成伤害的产品。其中，兔子常被用作此项试验的研究对象。尽管有些科学家对这种测试的有效性提出了质疑，但它在一定程度上仍然是我们了解产品潜在危害的有效手段。
裸鼹鼠虽因其奇特之处而引起科学家的注意，拥有超过三十年的寿命且具有诸多非凡特性。它们的无递质特性和强大抗缺氧能力以及永远不会得癌症的特性使其成为了独特的研究对象。
猪作为实验动物在器官研究中具有重要地位。其器官大小与人类相近，繁殖速度快于猿类，且引发的纠纷相对较少。虽然猪的干细胞培养和器官移植技术仍面临挑战，如超急性排斥反应等问题，但它们仍是医学研究的重要对象。
黑腹果蝇的寿命虽短，但其条带染色体为遗传学研究提供了便利。果蝇大脑的相对简单性使得研究人员能够更轻松地理解物对系统的影响。
医学研究中不可或缺的便是小鼠了，它的某些特性和其对医学的贡献使它无可替代。如要探究社会行为的研究则社会化程度较高的鼠类更适宜，例如草原田鼠的社会结构和其独特行为为科学家提供了宝贵的研究机会。以小鼠为实验对象也面临着高昂的成本问题。研究人员正寻求以蛾类和其他昆虫为实验对象的方法来降低实验成本。
猴子的生物学过程与人类极为相似，其生命周期较猿类短且易于控制的特点使其在各个研究领域中仍占有一席之地。特别是恒河猴在灵长类动物中占据绝大多数。
比格犬虽脾气较为暴躁，但因其较少患遗传性疾病而成为备受尊敬的宠物及理想的实验动物。它们被广泛用于物和食品添加剂的测试中。由于一些人的抗议和考量，狗在实验动物中的使用比例已大大降低。