Frem til 1950 ble svært få legemidler systematisk utprøvd i kliniske forsøk og først etter katastrofen med thalidomid i 1963 kom det strenge krav til utprøving før et legemiddel kan tas i klinisk bruk.

Det første steget i legemiddelutvikling er å identifisere og syntetisere en substans en tror kan ha effekt. Deretter gjennomgår substansen forskjellige tester i laboratorier, hvor en undersøker fysikalske, kjemiske og biologiske egenskaper.

Svært mange av substansene som testes, forkastes før de kommer til klinisk utprøving, og bare én av mange tusen substanser som syntetiseres, kommer i klinisk bruk. De omfattende undersøkelsene tar mange år og medfører store kostnader. For å dekke utviklingskostnadene prises nye legemidler høyt.

Dersom resultatene fra de innledende undersøkelsene er lovende, gjennomføres det tester på giftighet av stoffet. Toleranse for substansen undersøkes, både lokalt og systemisk. I disse undersøkelsene vil en dokumentere om substansen har toksisk virkning på kort eller lang sikt. Samtidig undersøkes det om substansen er teratogen (gir misdanninger hos foster), eller om den er mutagen (gir genetiske forandringer).

Til sist ønsker en å få kunnskap om virkningsmekanismen, hvilke vev i kroppen substansen fordeles til, effekt på ulike organfunksjoner, hvor lenge substansen kan påvises i organismen, og hvordan substansen fjernes fra organismen.

Alle forsøk med den nye substansen har frem til dette nivået foregått i cellekulturer eller i dyremodeller. Svakheten med tester på dyr er at dyr og mennesker ikke er direkte sammenliknbare på mange områder. Det kan derfor oppstå effekter i mennesker som en ikke finner i dyr. For å øke sannsynligheten for å oppdage artsspesifikke effekter tester en alltid en substans både i gnagere og ikke-gnagere, altså i to prinsipielt forskjellige dyremodeller. Om det ikke fremkommer ugunstige resultater, kan substansen testes på mennesker. Før slike tester kan begynne, må det søkes tillatelse til å utføre kliniske studier.