بدائل التجارب على الحيوانات، تطوير لطرق الاختبار التي تتجنب استخدام الحيوانات الحية وتنفيذها. هناك اتفاق واسع النطاق على أن تقليل عدد الحيوانات المستخدمة وتحسين الاختبار لتقليل المعاناة يجب أن يكونا هدفان مهمان للصناعات المعنية. يتوفر بديلان للتجارب على الحيوانات في الجسم الحي، هما تقنيات زراعة الخلايا المختبرية ومحاكاة الكمبيوتر السيليكونية. يزعم البعض أنها ليست بدائل حقيقية لأن عمليات المحاكاة تستخدم بيانات من تجارب حيوانية سابقة، وغالبًا ما تتطلب مزارع الخلايا منتجات مشتقة من الحيوانات، مثل المصل أو الخلايا.
يقول آخرون إنهم لا يستطيعون استبدال الحيوانات تمامًا لأنه من غير المحتمل أن يقدموا معلومات كافية حول التفاعلات المعقدة للأنظمة الحية. وتشمل البدائل الأخرى استخدام البشر في اختبارات تهيج الجلد والتبرع بالدم البشري من أجل دراسات توليد الحمّى. البديل الآخر هو ما يسمى بالجرعات الدقيقة، إذ يُقيّم السلوك الأساسي للأدوية باستخدام متطوعين بشريين يتلقون جرعات أقل بكثير من تلك التي يُتوقع أن تنتج تأثيرات على الجسم بالكامل. ينتج عن اتباع نهج الجرعات الدقيقة معلومات مهمة حول الحركية الدوائية والديناميكية الدوائية، إلا أنه لا يكشف معلومات حول السمية والسموم. كما لاحظ صندوق استبدال الحيوانات في التجارب الطبية أنه على الرغم من استخدام الجرعات الدقيقة «فستظل الدراسات على الحيوانات مطلوبة».
تشمل المبادئ التوجيهية لاستخدام أكثر أخلاقي للحيوانات في التجارب مبادئ (ثري أرز)، التي وصفها راسل وبورتش لأول مرة في عام 1959. تُتبّع هذه المبادئ الآن في العديد من مؤسسات التجارب في جميع أنحاء العالم.
الاستبدال: يشير إلى الاستخدام المفضل للطرق غير الحيوانية على الأساليب الحيوانية كلما كان ذلك ممكنًا لتحقيق نفس الهدف العلمي.
التخفيض: يشير إلى الأساليب التي تمكن الباحثين من الحصول على مستويات قابلة للمقارنة من المعلومات من عدد أقل من الحيوانات، أو الحصول على مزيد من المعلومات من نفس العدد من الحيوانات.
التحسين: يشير إلى الأساليب التي تخفف- أو تقلل- من الألم أو المعاناة أو الضيق المحتمل، وتعزز رفاهية الحيوانات المستخدمة.