除了一些安全性評價動物實驗外，我們這里提到的大多數動物實驗都是整體科學研究計劃的一個重要組成部分，動物實驗往往是為了證明或演繹某一科研假說而采取的手段。要進行動物實驗的設計，我們有對一般科學實驗的整體設計進行簡單的論述。廣義來講，科學研究選題是由社會發展和人們生活水平決定的(如癌癥和心血管疾病的發生就和人們所處生活環境有很大的關系)；狹義來講，科學研究的選題是由研究機構目標和能力來決定，或由研究者興趣來決定。

(一)科研假說的形成
科研假說(hypothesis)是科研活動的靈魂，一個立論充分的假說是科研活動成功的一半。科研假說的產生途徑有很多，包括科學家的突發奇想、查詢文獻獲得、科研交流活動的體會總結、臨床工作中有新發現等。但一個科研假說的形成，離不開科研人員扎實的背景知識、求知的渴望和發現問題的能力。那么，對于大多數的研究生而言，通過查詢大量文獻而終獲得科研假說是目前普遍的做法。通過文獻數據庫(如PubMed、、Elsevier、 CMB、CNKI等)可以查閱各個時期的書刊雜志，閱讀文獻、獲得基本信息。一個研究項目開始前廣泛查閱文獻是為了明確所研究的焦點問題(如哪些已知、哪些未知)，明確相關研究使用方法，明確適當動物模型，以及排除不的重復研究。另外，隨著社會發展，動物福利保護深入人心。文獻查閱的另一任務是對自己想要進行動物實驗尋找替代方法。如果沒有可行的替代方法，也要對動物實驗的性、可行性和可能引起的動物不適進行預測，為你的動物實驗項目倫理評估進行準備。

一個好的假說要避免華而不實，不要過大過粗，要恰如其分。如，“A藥抗腫瘤作用機制研究”就過于粗，從題目上很難清楚了解到研究者的想法。又如，要研究基因和疾病的關系，一般會以“A基因通過調控B信號通路影響C病的D特性的機制研究”為題。再如，“NIK經由Wnt通路調控 EMT影響結直腸癌肝轉移的分子機制研究”。這樣的題目，別人會很容易清楚研究者的想法。同時，假說的提出還要考慮到實驗者所在實驗室和合作實驗室所能達到的條件，否則也難以完成。一旦假說確立，下面就要考慮如何進行動物實驗來證明假說。

(二)選擇實驗方法
一個好的科研假說要能夠利用實驗去驗證，不能被驗證的假說形同虛設。目前來講，大多數的生物醫學項目，尤其是人類疾病相關的醫學科研假說的驗證，往往需要“體內(in vivo)”和“體外(in  vitro)”研究相結合的模式。體內實驗主要是利用人類疾病動物模型進行的相關實驗，包括了模型的設計、造模、模型評價和模型的干預實驗等。體外實驗包括組織學實驗、細胞學實驗和相關的分子生物學實驗等。不論是體內實驗還是體外實驗，都要圍繞驗證假說來開展，具體實驗方法的選擇要以能直接地驗證要說明的問題為*考慮。切不可盲目跟風。選用新方法，不考慮方法的適用范圍和局限性，不考慮所要解決的問題實質，否則會造成財力、時間和人力的巨大浪費。

(三)項目申請書的組織
很多科研院校，要求研究生具有能夠自主申請科研項目的能力。獲得科技項目資助是進行科研活動的主要資金來源。一般來說，科技項目申請書需要明確提出問題并對其進行的陳述、闡明研究目標、提出假說，并進行關鍵實驗的設計。科學問題提出應包括實驗將說明的問題是什么，它的意義是什么，如應用來改善人類和動物健康可能性、增加對生物學過程理解的知識等。就目前來講，相當大一部分科研項目組織、實施，需要動物實驗方面專業人士參與，尤其是用到人類疾病動物模型科研項目。
整體動物實驗設計往往是以項目形式出現，要求立題突出、創新和原創，采用方法手段科學先進，申請人員具有科學背景。項目里涉及動物實驗部分一般來講并不需要細化到每個實驗步驟，簡潔、概括和重點突出動物實驗方法即可。項目批準后的直接實施者需要在此基礎上對動物實驗進行細化，制訂詳細的實驗方案，以便動物實驗順利開展和實施。