在高剂量下对生物的毒理学作用，传统的毒理学试验对实验大鼠有很高依赖性。对心血管疾病、代谢疾病、神经系统病变、自身免疫性疾病、恶性肿瘤等疾病的研究常使用实验大鼠作为研究模型。神经行为学以及器官移植方面的研究也可以利用大鼠作为实验对象。新的大鼠遗传学工具与基因组工具的出现，进一步拓展了大鼠用于人类疾病研究的可能性。
轶事.二战时期英国实行配给制期间，一些研究人员曾将实验大鼠当作食物充饥。