Bei allen Versuchen muss das Leid der Tiere mit Blick auf das Versuchsziel ethisch vertretbar sein, alternative Methoden müssen, wenn möglich, bevorzugt eingesetzt werden. Doch wann ist das Zufügen von Leid vertretbar? Hierüber wird in Ethikkommissionen wie unter Tierversuchsgegnern heftig und kontrovers debattiert. Denn Tierversuche sind oft grausam, die Zahl ihrer Gegner ist hoch. In der Öffentlichkeit, selbst unter Forschern, sind sie sehr umstritten. Abgesehen von ethischen Bedenken gibt es viele weitere Gründe, die gegen Tests und Experimente mit lebenden Tieren sprechen: Viele Versuche – vor allem in der Grundlagenforschung – sind unnötig, weil ihr Ergebnis keine Relevanz für wissenschaftliche Entwicklungen hat.
Studien haben gezeigt, dass mehr als 90 Prozent neu entwickelter Medikamente den klinischen Versuch nicht bestehen, nachdem sie im Tierversuch „erfolgreich“ getestet wurden. Vor allem aber gibt es mittlerweile zahlreiche Alternativen, die deutlich bessere Ergebnisse liefern und ganz ohne Tierleid auskommen. Hierzu zählen Versuche mit isoliertem menschlichen oder tierischen Gewebe oder Blut, Experimente mit Mikroorganismen und Zellkulturen oder auch künstlicher Haut. Außerdem können durch den Fortschritt der medizintechnischen Entwicklung bildgebende Verfahren wie Ultraschall oder Computertomographie für die Beobachtung genutzt werden, die ein Eingreifen in den Organismus nicht (mehr) erfordern. Darüber hinaus können besonders in der Ausbildung von Ärzten oder Biologen Modelle und Simulatoren zum Einsatz kommen, an denen zahlreiche Eingriffe und Operationen erprobt und erlernt werden können.