W metodzie klasycznej ksenobiotyk w różnych dawkach (przynajmniej trzech) podaje się grupom zwierząt laboratoryjnych drogą dojelitową lub na skórę. W czasie trwania doświadczenia (co najmniej 14 dni) obserwuje się reakcje zwierząt, rejestruje wszystkie przypadki padnięć i zmiany w stanie klinicznym. Określa się czas działania toksycznego, a po zakończeniu doświadczenia przeprowadza się sekcję zwłok wszystkich zwierząt.
Badanie toksyczności ostrej nie zawsze daje powtarzalne wyniki. W różnych badaniach wykazywano znaczne różnice w wartości LD50, co jest powodem podważania celowości prowadzenia tego typu doświadczeń.
Obecnie dąży się do zastąpienia starych metod toksykometrycznych nowszymi, bardziej humanitarnymi. Używa się, między innymi, metody ustalonej dawki (ang. fixed-dose procedure). Metoda to polega na stosowaniu mniej toksycznych dawek badanej substancji, to znaczy takich, które powodują dające się zaobserwować oznaki toksyczności, ale nie powodują zgonu zwierząt. W pierwszym etapie badań, różne dawki podaje się pojedynczym zwierzętom, szukając ilości substancji wywołującej umiarkowaną reakcję toksyczną. Wybraną w ten sposób dawkę podaje się grupie 10 zwierząt (5 samic i 5 samców) i obserwuje się ich zachowanie oraz stan kliniczny, podobnie jak w metodzie klasycznej, przez 14 dni.