Hayvanlar üzerinde yapılan testlerden en erken bahsedilen dönem, Yunanlıların M.Ö. ikinci ve dördüncü yüzyıllardaki yazılarıdır. Aristoteles (Αριστοτέλης) (M.Ö. 384 - 322) ve Erasistratus (M.Ö. 304 - 258) canlı hayvanlar üzerinde deney yapan ilk insanlardan bazılarıdır. İkinci yüzyıl Roma'sında "canlı muayenenin babası" olarak bilinen bir doktor olan Galen, domuz ve keçileri parçalara ayırmıştır. On ikinci yüzyıl İspanya'sında Arap bir doktor olan Avenzoar, cerrahi işlemleri insanlara uygulamadan önce hayvanlar üzerinde test etmiştir.
Hayvanlar bilimsel çalışma tarihinde sıklıkla kullanılmıştır. Louis Pasteur 1880'lerde koyunlara şarbon bulaştırarak tıbbın mikrop teorisini ortaya koymuştur. 1890'larda Ivan Pavlov klasik koşullanmayı tanımlamak için ünlü köpekleri kullanmıştır. 3 Kasım 1957'de bir Rus köpeği olan Laika, dünyanın yörüngesine giren ilk hayvan oldu. 1970'lerde, armadillolar kullanılarak cüzzam için antibiyotik tedavileri ve aşılar yapıldı ve daha sonra insanlara verildi. 1974 yılında Rudolf Jaenisch genetiği değiştirilmiş ilk memeliyi üretti. Bir virüsten aldığı DNA'yı farelerin genomuna yerleştirdi. Genetik çalışmalar bundan sonra hızla büyüdü. 1996'da ilk klonlanmış memeli olan koyun Dolly doğdu.
20. yüzyılda toksikoloji testleri önem kazanmıştır. 19. yüzyılda uyuşturucularla ilgili yasalar daha az katıydı. İlaçların güvenlik açısından kontrol edilmesi gerekmiyordu. Ancak 1937'de Elixir Sulfanilamide adlı bir ilaç 100'den fazla kişinin ölümüne neden oldu. Büyük ve uzun süreli ağrı, kusma ve nöbetlere neden oldu. Bundan sonra ABD kongresi, ilaçların satılmadan önce hayvanlar üzerinde test edilmesi gerektiğini söyleyen yasalar çıkardı. Diğer ülkeler de benzer yasalar çıkardı.
17. yüzyılda bile insanlar hayvan deneyleri konusunda fikir ayrılığına düşmüştü. 1655 yılında Edmund O'Meara "canlı deneylerin sefil işkencesinin vücudu doğal olmayan bir duruma soktuğunu" söylemiştir. O'Meara ve diğerleri, hayvanların viviseksiyon sırasında acıdan etkilenebileceğini ve bunun da sonuçları güvenilmez hale getireceğini söyledi. Diğerleri de hayvan deneylerinden hoşlanmıyordu çünkü hayvanların insanlar için incitilmemesi gerektiğini düşünüyorlardı. Diğerleri ise farklı nedenlerle hayvan deneylerine karşı çıkmıştır: birçoğu hayvanların insanlar kadar iyi olmadığına ve hayvan deneylerinin sonuçlarının insanlar üzerinde işe yaramayacağı kadar farklı olduklarına inanmıştır.
Destekçiler farklı görüşlere sahipti. Hayvanlar üzerinde yapılan deneylerin bilgi edinmek için gerekli olduğunu savunuyorlardı. "Canlı deneycilerin prensi" ve fizyolojinin babası Claude Bernard 1865'te "yaşam bilimi, ancak uzun ve korkunç bir mutfaktan geçilerek ulaşılabilecek muhteşem ve göz kamaştırıcı (parlak) ışıklı bir salondur" diye yazmıştır. "Hayvanlar üzerinde yapılan deneylerin... insan toksikolojisi ve hijyeni için tamamen kesin olduğunu... bu maddelerin insan üzerindeki etkilerinin, derece farklılıkları dışında, hayvanlar üzerinde olduğu gibi aynı olduğunu" beyan etmiştir. Bernard sayesinde hayvan deneyleri düzenli bir bilimsel yöntem haline geldi. Ancak şaşırtıcı bir şekilde, eşi Marie Françoise Martin 1883 yılında Fransa'da ilk anti-viviseksiyon derneğini kurdu.
1896'da Dr. Walter B. Cannon şöyle demiştir: "Antiviviseksiyonistler, Theodore Roosevelt'in 'Vicdan olmadan sağduyu suça yol açabilir, ancak sağduyu olmadan vicdan, suçun hizmetçisi olan aptallığa yol açabilir' derken tanımladığı iki tipten ikincisidir. " Kamuoyu ilk olarak 1990'ların başındaki kahverengi köpek olayı sırasında hayvan deneylerinin destekçilerine ve karşıtlarına dikkatini vermeye başlamıştır. Kahverengi köpek olayında, yüzlerce tıp öğrencisi, hayvan deneyleri karşıtları ve polis, deneylerde öldürülen bir köpeğin anısına dikilen anıt için tartıştı.
