Những người ủng hộ việc sử dụng động vật trong các thí nghiệm, chẳng hạn như Hiệp hội Hoàng gia Anh có lập luận rằng hầu như mọi thành tựu y khoa trong thế kỷ 20 dựa vào việc sử dụng động vật theo cách nào đó. Viện Nghiên cứu Động vật Thí nghiệm thuộc Học viện Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ đã lập luận rằng nghiên cứu động vật không thể được thay thế bởi các mô hình máy tính phức tạp thậm chí không thể giải quyết được các tương tác cực kỳ phức tạp giữa các phân tử, tế bào, các mô, các cơ quan, các sinh vật và môi trường.

Các tổ chức đấu tranh cho quyền động vật và một số tổ chức phúc lợi động vật như PETA và BUAV yêu cầu sự cần thiết và hợp pháp của việc thực nghiệm động vật thì lập luận rằng nó được quy định độc ác và kém, sự tiến bộ y tế thực sự bị cản trở bởi các mô hình động vật gây hiểu nhầm không thể dự đoán đáng tin cậy con người, rằng một số xét nghiệm đã lỗi thời, chi phí lớn hơn lợi ích, hoặc động vật có quyền bên trong không được sử dụng hoặc gây hại trong thử nghiệm. Nhiều hành vi được xếp vào diện ngược đãi động vật, đối xử tàn ác với động vật, hành hạ, tra tấn động vật, làm tổn thương chúng trước khi chết.