實驗動物學伴隨著生物醫學在長期的動物實驗過程中逐步形成，尤其是實驗科學的興起，進一步推動了實驗動物科學的發展。許多生物醫學的重大發現都與實驗動物有關。自本世紀以來，實驗動物學由于新技術的應用得到迅速發展，并在國民經濟發展中發揮了重要作用，受到世界各國的高度重視，在許多發達國家都設立了相應機構。如英國1947年成立了實驗動物局，后改為實驗動物中心；美國1950年成立了實驗動物管理小組，后改為美國實驗動物科學學會(American Association of Laboratory Animals Science,AALAS)；日本1951年成立了全國性的實驗動物研究會，法國于1953年，西德于1956年也相繼設立了中心機構。1956年聯合國教育、科學、文化組織與醫療科學國際組織以及生物科學協會聯合，共同建立了國際實驗動物委員會(International Committee on Laboratory Animals,ICLA)，現有45個國家參加。該會的工作是推動全球的實驗動物工作，幫助提高實驗動物水平，推廣先進技術和經驗，出版實驗動物科學公報和不定期的技術資料。在這些經濟發達的國家中，實驗動物學已經發展成為獨立的科學研究與生產部門，實現了實驗動物生產社會化、標準化、商品化，有完整的組織機構、法律、法規及完善的教育、科研、生產管理與應用體系，有力地推動著各項相關事業與科學技術的發展。
美、日等國，都專門設立了為發展實驗動物，提高實驗動物質量的獨立研究機構。在許多綜合性大學、醫學院、獸醫學院、研究所和許多進行動物實驗研究的單位，都設有規模相當大，水平相當高，設施和環境條件現代化的實驗動物中心，進行著實驗動物和動物實驗的各方面科學研究工作。其中，美國NIH實驗動物資源中心和杰克遜實驗室，是世界上最大的遺傳保種和遺傳研究中心，僅NIH實驗動物資源中心就維持著250多種近交系大小鼠，不同背景的無胸腺裸鼠有20多種。他們根據研究的不同需要，共培育著2607種實驗動物。
人類疾病動物模型得到重視，僅就1980年Hegreberg和Leathers編著的《動物模型》一書中，就記載了自發動物模型1289種，誘發動物模型2707種。目前，利用遺傳工程技術生產的轉基因動物及特殊疾病的動物模型得到大量生產和使用，為醫學熱點的研究，如心血管、老年病、腫瘤、肝炎、艾滋病提供了好材料，它體積小，價位高，又具有較強的專一性。
實驗動物在各個領域得到了廣泛應用，實驗動物種系達3000多，并形成了一定的規模。據1990年調查，日本使用小鼠519萬只，大鼠218萬只，豚鼠22萬只，兔13萬只，加上其它動物合計為802萬只。1989年歐洲全境實驗動物使用數量1400萬只；1983年美國全部實驗動物的使用數量為1700～2200萬只。美國、歐洲、日本每年僅大、小鼠的使用量約2500萬只。一些實驗動物生產廠家的年銷售額可達千萬美元，甚至上億美元。如美國Charles River公司1994年實驗動物銷售額就達6億美元。世界實驗動物銷售量最大的是小鼠和大鼠，據統計，1994年歐洲、北美、日本大鼠和小鼠的銷售值分別為12億、15億、10億美元。在發達國家，高級別的實驗動物使用量總體加大，使用的實驗動物一般為SPF級。日本1991年普通級、清潔級、SPF級的小鼠使用比例為1：2：5，大鼠是1：57：25。另一個趨勢是大鼠的使用量在增加，小鼠的使用量在相對減少。由于心血管病、腫瘤、艾滋病等危害人類較大的疾病成為醫學研究的重點，非人類靈長類動物日益成為需要的實驗動物。又由于犬、貓作為寵物受到動物保護組織干預，逐漸被有蹄類等動物代替。由于動物保護運動在全球對實驗動物開展了三"R"運動，即替代(Replacement)，減少(Reduction)、優化(Refinement)。要求動物實驗中盡可能少用動物，能用別的方法代替的盡量用代替的方法，對實驗動物的飼養管理盡量以最佳條件善待動物，使動物實驗的設計、操作做到最佳的方案。從而對實驗動物的研究和應用提出了更高的要求。