En experimentación se utilizan animales de distintos grados de evolución, como gusanos, insectos, anfibios, reptiles, aves y mamíferos. Toda la experimentación con animales está sometida a una estricta regulación legal y ética, y cada procedimiento debe ser aprobado antes de ponerse en práctica. El tipo de animal que se elige depende de varios factores, como su posibilidad de manejo genético, su cercanía a la biología humana o sus características fisiológicas, que recapitulen los eventos que suceden en las enfermedades más prevalentes. En todas las ocasiones, si existe un método alternativo no se utilizan modelos animales.  La especies más utilizadas en la actualidad son el pez zebra, el ratón, la rata y otros roedores. 

Depende del tipo de estudio que se quiera realizar. Antes de nada es importante recalcar una idea: en España está totalmente prohibido utilizar animales para estudios de productos cosméticos como cremas. Por norma general en los estudios preclínicos se utilizan roedores (ratón, jerbo o rata son los más empleados). Dependiendo del estudio estos tendrán unas características u otras. Por ejemplo, para estudios de oncología se suelen utilizar animales inmunodeprimidos, ya que es importante que los animales no rechacen el tumor que se les implanta o induce, mientras que para estudios de efectos secundarios de fármacos se utilizan roedores inmunocompetentes. Si se quiere evaluar fármacos, además de roedores también será necesario utilizar una especie no roedora, como conejos. También se pueden utilizar perros, concretamente de la raza Beagle, pero su uso no es muy frecuente. Por último indicar que el uso de simios en la UE está prohibido.

En el desarrollo de medicamentos, cada vez se intenta evitar más el uso de animales, por motivos tanto éticos, como económicos, y así, muchas pruebas necesarias para validar la actividad de esos nuevos medicamentos se realizan "in vitro", sobre cultivos celulares o de tejidos. De todas maneras sigue habiendo necesidad de animales, para poder validar alguna de estas actividades. Esto ocurre cuando lo que se pretende verificar es algo complejo, por ejemplo, verificar que una molécula "baja la presión arterial", o "ayuda a mejorar la capacidad de orientación espacial o la memoria". Esto no se puede comprobar sobre células o tejidos, se necesitan "organismos complejos" y estos son los animales.

¿Qué animales y para qué se usan? Partiendo de lo más básico, para verificar cuan tóxico o cuan letal es la molécula (algo necesario para saber siempre en qué rangos de dosis podemos manejarnos), se usan ratones. Para verificar si una molécula puede tener efectos teratogénicos (capacidad de inducir malformaciones a un feto), se usan ratas o conejas. En general, para temas más complejos como los que he comentado más arriba, suele ser suficiente usar ratas. Las ratas usadas, en algunos casos, sobre todo si el laboratorio cuenta con presupuesto suficiente, son ratas transgénicas que expresan genes humanos de interés en la patología a tratar (ej. ratas con genes humanos ApoE, con las mutaciones relevantes en Alzheimer). De esta forma, esas ratas expresarían mejor que otros modelos animales (perros, monos, etc...) condiciones complejas, de interés, y humanas. Algunos desarrollos recientes de medicamentos antialzheimer han aprovechado este potencial.