Badania prowadzi się na dużych grupach zwierząt (najczęściej 30 samic i 30 samców) przez dłuższy okres (najczęściej 28 lub 90 dni). W czasie badania zwierzętom podaje się codziennie, doustnie ksenobiotyk, przeważnie z paszą. Różnym grupom zwierząt podaje się różne dawki, z których najmniejsza nie powinna wywoływać działania szkodliwego, a największa powinna działać toksyczne, lecz nie powodować śmierci zwierząt. Podobnie jak w badaniach toksyczności ostrej przez cały czas trwania eksperymentu obserwuje się reakcje zwierząt, rejestruje wszystkie przypadki ewentualnych padnięć i zmiany w stanie klinicznym. Określa się czas działania toksycznego, a po zakończeniu doświadczenia wykonuje się sekcję zwłok wszystkich zwierząt (wcześniej uśpionych).
Badania toksyczności podostrej przeprowadza się najczęściej na gryzoniach.
Badania toksyczności przewlekłej Celem tych badań jest ocena długotrwałych skutków stosowania danej substancji w małych ilościach. Prowadzą one do ustalenia stężeń bezpiecznych przy długotrwałym narażeniu, czyli ustalenia największej dopuszczalnej dawki (NDD) oraz największego dopuszczalnego stężenia (NDS) - parametrów istotnych w projektowaniu norm BHP.