Tierversuche werden damit gerechtfertigt, dass sie dem Wohle der Menschen dienen. In Tierversuchen wird die potentielle Schädlichkeit sowie die medizinische Wirksamkeit von Stoffen erprobt, werden Krankheiten in ihren Ursachen und ihrem Verlauf erforscht, Operationsmethoden getestet und grundsätzliche Erkenntnisse über die Funktionen des Körpers gewonnen.
Dabei werden den Tieren teilweise erhebliche Leiden, Schmerzen und Schäden zugefügt. Daher ist aus Sicht des Tierschutzes anzustreben, dass die Zahl der verwendeten Tiere und das Maß ihrer Schädigung auf ein Minimum gesenkt wird. (Demgegenüber ist die Zahl der „verbrauchten“ Versuchstiere in Deutschland von 2.100.000 im Jahr 2001 auf 2.200.000 im Jahr 2002 angestiegen.) Wo es möglich ist, müssten Tierversuche durch alternative Methoden ersetzt werden. Ergebnisse wären auszutauschen, wenn dies die geltende Gesetzeslage zuließe, damit Mehrfachuntersuchungen vermieden würden. Ziel ist die komplette Abschaffung der Tierversuche.
Auch der Wert der durch Tierversuche gewonnenen Erkenntnisse ist umstritten. So wurde beispielsweise Contergan im Tierversuch als unbedenklich eingestuft, während etwa Acetylsalicylsäure (Aspirin) für viele Tiere giftig ist.
Besonders in der Kritik stehen die Haltungsbedingungen bei der Zucht der Versuchstiere und in den Labors, viele Versuchsmethoden (beispielsweise der LD50-Test) und auch Versuche, deren Sinn für das Wohl des Menschen sich nicht erschließt.