تجارب على الحيوان الجدل تاريخي
تعود فكرة أن الحيوانات قد لا تشعر بالألم كما يشعر بها البشر إلى الفيلسوف الفرنسي في القرن السابع عشر، رينيه ديكارت، الذي قال بأن الحيوانات لا تقاسي الألم والمعاناة لأنها تفتقر إلى الوعي.كتب برنارد رولين من جامعة ولاية كولورادو، المؤلف الرئيسي لقانونين فيدراليين أمريكيين ينظمان تخفيف آلام الحيوانات ، أن الباحثين ظلوا غير متأكدين حتى الثمانينيات مما إذا كانت الحيوانات تعاني من الألم، وأن الأطباء البيطريين الذين تم تدريبهم في الولايات المتحدة قبل عام 1989 كانوا ببساطة يُدَرّسون تجاهلَ آلام الحيوانات. في تفاعله مع العلماء والأطباء البيطريين الآخرين، طُلب منه بانتظام «إثبات» أن الحيوانات واعية، وتقديم أسس «مقبولة علميًا» للادعاء بأنها تشعر بالألم. كتب كاربوني أن الرأي القائل بأن الحيوانات تشعر بالألم بشكل مختلف أصبح الآن وجهة نظر الأقلية. تعد المراجعات الأكاديمية للموضوع أكثر غموضًا، مع ملاحظة أنه على الرغم من أن الحجة القائلة بأن الحيوانات لديها على الأقل أفكار ومشاعر واعية بسيطة لها دعم قوي ، يواصل بعض النقاد التساؤل عن مدى موثوقية تحديد الحالات العقلية للحيوان. ومع ذلك، يشير بعض خبراء الكلاب إلى أنه في حين أن الذكاء يختلف من حيوان إلى آخر، فإن الكلاب لديها ذكاء يبلغ من العمر عامين إلى عامين ونصف. هذا يدعم فكرة أن الكلاب، على الأقل، لديها شكل من أشكال الوعي. إن قدرة اللافقاريات على الشعور بالألم والمعاناة أقل وضوحًا، ومع ذلك، فإن التشريعات في العديد من البلدان (على سبيل المثال المملكة المتحدة ونيوزيلندا والنرويج ) تحمي بعض أنواع اللافقاريات إذا كانت تُستخدم في التجارب على الحيوانات.
في الولايات المتحدة، يعتبر النص المحدد لتنظيم رعاية الحيوان في التجارب على الحيوانات هو دليل رعاية واستخدام حيوانات المختبر . يحدد هذا الدليلُ المعاييرَ التي تحكم التجارب على الحيوانات في الولايات المتحدة. وينص على أن «القدرة على مقاساة الألم والاستجابة له منتشرة على نطاق واسع في المملكة الحيوانية... الألم عامل ضغط، وإذا لم يتم تخفيفه، يمكن أن يؤدي إلى مستويات غير مقبولة من التوتر والكَرْب لدى الحيوانات». ينص الدليل على أن القدرة على التعرف على أعراض الألم في الأنواع المختلفة أمر هام في تطبيق تخفيف الآلام بكفاءة وأنه من الضروري للأشخاص الذين يعتنون بالحيوانات ويستخدمونها أن يكونوا على دراية كاملة بهذه الأعراض. فيما يتعلق بموضوع المسكنات المستخدمة لتخفيف الألم، ينص الدليل على أن «اختيار أنسب مسكن أو مخدر يجب أن يعكس الحكم المهني على أفضل ما يلبي المتطلبات السريرية والإنسانية دون المساس بالجوانب العلمية لبروتوكول البحث». وفقًا لذلك، فإن جميع قضايا آلام الحيوانات وضيقها، وعلاجها المحتمل بالتسكين والتخدير، هي مسائل تنظيمية مطلوبة في الحصول على موافقة بروتوكول الدراسة المجراة على الحيوان.
في عام 2019، اقترحت كاترين ديفولدر وماتياس إيجل حيوانات أبحاث مُعَدّلة جينياً لإزالة القدرة على الشعور بالألم. ستكون هذه خطوة وسيطة نحو وقف جميع التجارب على الحيوانات في نهاية المطاف واعتماد البدائل . بالإضافة إلى ذلك، لن يمنع هذا حيوانات البحث من التعرض لضرر نفسي.
تتطلب اللوائح أن يستخدم العلماء أقل عدد ممكن من الحيوانات، خاصةً للتجارب النهائية. ومع ذلك، في حين أن صانعي السياسات يعتبرون المعاناة هي القضية المركزية ويرون القتل الرحيم للحيوانات وسيلةً لتقليل المعاناة، يجادل آخرون، مثل RSPCA، بأن حياة حيوانات المختبر لها قيمة جوهرية  تركز اللوائح على ما إذا كانت أساليب معينة تسبب الألم والمعاناة، وليس ما إذا كان موتهم غير مرغوب فيه في حد ذاته. يجرى اقتل الرحيم للحيوانات في نهاية الدراسات لجمع العينات أو فحص ما بعد الذبح؛ ولكن قد يتم أثناء الدراسات إذا كان ألمهم أو معاناتهم يندرجون ضمن تصنيفات معينة تعتبر غير مقبولة، مثل الاكتئاب أو العدوى التي لا تستجيب للعلاج أو فشل الحيوانات الكبيرة في تناول الطعام لمدة خمسة أيام ؛  أو عندما تكون غير مناسبة للتربية أو غير مرغوب فيها لسبب آخر.
يتم اختيار طرق القتل الرحيم لحيوانات المختبر للحث على فقدان الوعي السريع والموت دون ألم أو كَرْب. الطرق المفضلة هي تلك التي نشرتها مجالس الأطباء البيطريين. يمكن جعل الحيوان يستنشق غازًا، مثل أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون، عن طريق وضعه في غرفة، أو باستخدام قناع للوجه، مع أو بدون تركين أو تخدير مسبق. يمكن إعطاء المُرَكّنات أو المُخدّرات مثل الباربيتورات (barbiturates) في الوريد (intravenously)، أو يمكن استخدام المخدرات الاستنشاقية. يمكن غمر البرمائيات والأسماك في ماء يحتوي على مخدر مثل التريكائين (tricaine). يتم استخدام الطرق الفيزيائية أيضًا، مع أو بدون تركين أو تخدير حسب الطريقة. تشمل الطرق الموصى بها قطع الرأس (decapitation/beheading) للقوارض الصغيرة أو الأرانب. يمكن استخدام خلع العنق (Cervical dislocation) (كسر الرقبة أو العمود الفقري) للطيور والفئران والجرذان والأرانب غير الناضجة. النَقْع (maceration) وهو الطحن إلى قطع صغيرة مع الاستعانة بسائل، ويستخدم في صيصان عمرها يوم واحد.  يمكن أن يحافظ تشعيع (irradiation) الدماغ بالميكروويف عالي الكثافة (High-intensity microwave) على أنسجة المخ ويؤدي إلى الموت في أقل من ثانية واحدة، ولكن هذا يُطَبَّق حاليًا على القوارض فقط. يمكن استخدام البراغي الأسيرة، عادة على الكلاب والحيوانات المجترة والخيول والخنازير والأرانب. يسبب الموت من ارتجاج في الدماغ. يمكن استخدام طلقة نارية، ولكن فقط في الحالات التي لا يجوز فيها استخدام الترباس الأسير المخترق. بعض الأساليب الجسدية مقبولة فقط بعد أن يكون الحيوان فاقدًا للوعي. بالكهرباء يمكن أن تستخدم لتربية الماشية والأغنام والخنازير والثعالب، والمنك بعد الحيوانات وعيها، وغالبا عن طريق الصعق الكهربائي. يمكن استخدام البَخْع (Pithing)، وهو إدخال أداة لتخريب قاعدة الدماغ، في الحيوانات فاقدة للوعي بالفعل. التجميد البطيء أو السريع، أو إحداث انصمام هوائي (air embolism) مقبول فقط مع التخدير المسبق لتحريض فقدان الوعي.