Grupos que buscam alternativas aos testes em animais referem-se à sua abordagem como os "três Rs": refinamento, redução e substituição. Substituição significa alternativa a qualquer teste em animais ou substituir teste atual por outro que não exija animais. Redução refere-se a métodos que reduzem número de testes em animais. Refinamento significa alterar métodos para causar menos sofrimento nos animais.
Estudos epidemiológicos, ou estudos populacionais, envolvem analisar o ambiente total verificando fatores como dieta, idade, ocupação para refinar questões que cientistas precisam responder. Nem sempre eliminam testes em animais, mas ao refinar informação necessária, reduzem consideravelmente a quantidade de testes.
Testes in vitro, ou cultura de células e tecidos, testam efeitos de doenças, medicamentos, toxinas ou outras substâncias em tecido humano real em laboratório. Células são colhidas de humanos ou cultivadas em laboratório. Frequentemente, como no caso de células de pele ou sangue, podem ser retiradas de pessoas vivas sem dano real. Com testes in vitro, cientistas escolhem que tipos de células e de que parte do corpo testar.
Computadores, com animação avançada e alta resolução, simulam muitos processos biológicos. Podem simular efeitos de doenças, químicos e medicamentos em sistemas biológicos humanos ou animais sem testes reais em animais. De certa forma, simulações podem ser mais precisas ao mostrar efeitos colaterais que cientistas não procuravam diretamente. À medida que se aprende mais sobre genoma humano, este modelo torna-se ainda mais preciso.
Organizações como Global Action Network sugerem testes em populações humanas — voluntários e pacientes. Embora haja apelos para usar pacientes vivos mais cedo no processo no caso de doenças terminais, estas sugestões enfrentam obstáculos consideráveis devido a leis contra testes médicos em humanos.