除了一些安全性评价动物实验外，我们这里提到的大多数动物实验都是整体科学研究计划的一个重要组成部分，动物实验往往是为了证明或演绎某一科研假说而采取的手段。要进行动物实验的设计，我们有对一般科学实验的整体设计进行简单的论述。广义来讲，科学研究选题是由社会发展和人们生活水平决定的(如癌症和心血管疾病的发生就和人们所处生活环境有很大的关系)；狭义来讲，科学研究的选题是由研究机构目标和能力来决定，或由研究者兴趣来决定。
(一)科研假说的形成
科研假说(hypothesis)是科研活动的灵魂，一个立论充分的假说是科研活动成功的一半。科研假说的产生途径有很多，包括科学家的突发奇想、查询文献获得、科研交流活动的体会总结、临床工作中有新发现等。但一个科研假说的形成，离不开科研人员扎实的背景知识、求知的渴望和发现问题的能力。那么，对于大多数的研究生而言，通过查询大量文献而终获得科研假说是目前普遍的做法。通过文献数据库(如PubMed、、Elsevier、 CMB、CNKI等)可以查阅各个时期的书刊杂志，阅读文献、获得基本信息。一个研究项目开始前广泛查阅文献是为了明确所研究的焦点问题(如哪些已知、哪些未知)，明确相关研究使用方法，明确适当动物模型，以及排除不的重复研究。另外，随着社会发展，动物福利保护深入人心。文献查阅的另一任务是对自己想要进行动物实验寻找替代方法。如果没有可行的替代方法，也要对动物实验的性、可行性和可能引起的动物不适进行预测，为你的动物实验项目伦理评估进行准备。
一个好的假说要避免华而不实，不要过大过粗，要恰如其分。如，“A药抗肿瘤作用机制研究”就过于粗，从题目上很难清楚了解到研究者的想法。又如，要研究基因和疾病的关系，一般会以“A基因通过调控B信号通路影响C病的D特性的机制研究”为题。再如，“NIK经由Wnt通路调控 EMT影响结直肠癌肝转移的分子机制研究”。这样的题目，别人会很容易清楚研究者的想法。同时，假说的提出还要考虑到实验者所在实验室和合作实验室所能达到的条件，否则也难以完成。一旦假说确立，下面就要考虑如何进行动物实验来证明假说。
(二)选择实验方法
一个好的科研假说要能够利用实验去验证，不能被验证的假说形同虚设。目前来讲，大多数的生物医学项目，尤其是人类疾病相关的医学科研假说的验证，往往需要“体内(in vivo)”和“体外(in vitro)”研究相结合的模式。体内实验主要是利用人类疾病动物模型进行的相关实验，包括了模型的设计、造模、模型评价和模型的干预实验等。体外实验包括组织学实验、细胞学实验和相关的分子生物学实验等。不论是体内实验还是体外实验，都要围绕验证假说来开展，具体实验方法的选择要以能直接地验证要说明的问题为*考虑。切不可盲目跟风。选用新方法，不考虑方法的适用范围和局限性，不考虑所要解决的问题实质，否则会造成财力、时间和人力的巨大浪费。
(三)项目申请书的组织
很多科研院校，要求研究生具有能够自主申请科研项目的能力。获得科技项目资助是进行科研活动的主要资金来源。一般来说，科技项目申请书需要明确提出问题并对其进行的陈述、阐明研究目标、提出假说，并进行关键实验的设计。科学问题提出应包括实验将说明的问题是什么，它的意义是什么，如应用来改善人类和动物健康可能性、增加对生物学过程理解的知识等。就目前来讲，相当大一部分科研项目组织、实施，需要动物实验方面专业人士参与，尤其是用到人类疾病动物模型科研项目。
整体动物实验设计往往是以项目形式出现，要求立题突出、创新和原创，采用方法手段科学先进，申请人员具有科学背景。项目里涉及动物实验部分一般来讲并不需要细化到每个实验步骤，简洁、概括和重点突出动物实验方法即可。项目批准后的直接实施者需要在此基础上对动物实验进行细化，制订详细的实验方案，以便动物实验顺利开展和实施。
