（一）不同種屬動物
1．靈長類動物：從種系發生上看，非人靈長類實驗動物與人類的親緣關系最近，它們也會發生各種形態上和生物學性質上與人的腫瘤相似的病變。已知，它們的腫瘤發病率與動物的種屬、性別、年齡及捕養的時間有關。在實驗室條件下，獼猴的自發性腫瘤發病率較高。在動物園內，獼猴的腫瘤發生率約為1%。在老年靈長類動物中，以上皮性腫瘤和惡性淋巴瘤為最常見，腦腫瘤則少見。常用中子或質子射線照射加以引發，可以獲得獼猴的顆粒細胞性白血病。據報導，貓猴和狨猴也會發生淋巴細胞性白血病。原生靈長目動物腫瘤性疾患的敏感性。特別是對化學致癌物的敏感性，較之類人猿種屬為高。
2．大型實驗動物：這里包括家畜。這些動物腫瘤發病率隨種屬而異，例如雌犬常發生乳腺腫瘤，母牛則否。但雌犬所發生的此種乳腺腫瘤與人乳腺癌的表現不同。前者是混合型的，不僅包括上皮性成分，還包含有骨和軟骨等組織。豬常發生腎母細胞瘤，家犬、家貓、馬、羊、牛等則否。馬傾向于發生陰莖癌，羊和牛則會發生肝癌。家犬、馬和牛的黑色素瘤較之家貓、羊和豬為多見。Hereford種牛則會生眼結膜的上皮細胞癌。
3．小型實驗用哺乳動物：這里主要指嚙齒類實驗動物。首先強調在實驗腫瘤學研究中使用小鼠的Slye氏(1922)指出：小鼠的腫瘤，無論在組織發生上、臨床過程上以及組織形態學上都與人類腫瘤有相似之處。后來，由Little氏等培育出近交系小鼠后，在實驗腫瘤研究中廣泛應用各種高癌和低癌品系小鼠進行研究。
大鼠也廣泛地應用于腫瘤研究的許多領域之中。它的體形較大，供給的組織較多，便于進行手術、注射等實驗操作。但是，它們的自發性腫瘤的總的發病率過遠較小鼠為低。例如，大鼠通過肝癌頗為少見。然而，大鼠的肝臟對于致癌劑的作用卻是很敏感的，已通過大鼠肝癌的研究積累了大量有關肝癌病因學、發病學和分子生物學方面的資料。再如，大鼠的白血病的發病率也低，而且白血病發病大鼠多數顆粒細胞型的，而小鼠的白血病以淋巴細胞型為多見。
金黃地鼠在下列各方面常被用于抗癌研究之中：如研究致癌的脫氧核糖酸病毒，利用其頰囊移植腫瘤等。
豚鼠曾被認為是很少發生腫瘤的實驗小動物。但是，近年來的研究發現，它們也會自發多種腫瘤，根據Dawe氏等（1973年）列舉的數字得知，已經觀察到的豚鼠腫瘤也有29種之多。其中，以支氣管乳頭狀腺瘤和白血瘤為最多見。后一腫瘤還曾經被連續移植傳代成功。投用脲酯后也曾引發豚鼠腫瘤。三年齡以下的豚鼠發生的腫瘤易于轉移，但幼年豚鼠其腫瘤的發病率不高。
4．鳥類：這一類實驗動物所發生的腫瘤以其病毒病因引人注目，特別是造血系統和間葉組織的腫瘤其病毒病因已較明確。雞群中所發生的由皰疹類病毒引致的Marek氏病引起的腫瘤學者的很大興趣。因為，它作為一個實驗模型，可與人類的Burkitt氏淋巴瘤、猴的淋巴瘤、蛙的Lucke氏腎癌等相類比。
雞和其它鳥類對腫瘤病毒的研究具有極高的實用價值。為此，日本目前大力開發雞的SPF化，除去已知的白血病病毒（必要時除去馬來克氏病毒，即把SPF雞在乙烯基隔離器連續2代飼養，使雞確實達到SPF化）；研究它們對白血病、肉瘤病毒等毒株的感受性，和抗清對馬來克氏病毒受性的遺傳；研究解決有關內源性病毒的遺傳性控制；開展品系內可移植實驗的近交品系和有關鵪鶉、鴨子、野雞等鳥類的SPF化。
5．兩棲類實驗動物：蛙所發生的Lucke氏腎腺癌是研究較多的腫瘤。它是由至少四種病毒所引起的。這一類實驗動物在細胞和體液免疫方面具有一些特征。因此，為了研究免疫抑制狀態在腫瘤（如淋巴網狀系統腫瘤）發生中的作用，使用兩棲類動物是有用的。另外，兩棲類動物的無毛而光滑的皮膚為皮膚腫瘤的姓和發展的研究提供了有用的。另外，兩棲類動物的毛而光滑的皮膚為皮膚腫瘤的發生和發展的研究提供了一個與人的情況更為接近的實驗模型基礎。
6．魚類：除了軟骨魚類，其它種屬的魚自發性腫瘤并不少見。魚類腫瘤的病毒病因并不重要，但是已經發現魚群腫瘤的發生具有區域性和流行，說明可能有某種傳染病因在起作用。魚類，作為一種實驗動物，對化學致癌物頗為敏感，例如黃曲霉素或二甲基亞硝胺可引發魚（尤以鱒魚）的肝臟腫瘤和腎母細胞瘤。因此，魚是測試環境致癌因素的敏感對象。北方狗魚的淋巴瘤也被視為研究人的相應腫瘤的用模型。通過魚種間雜交而形成的雜種就能自發地和大量地反應腫瘤，如將中美洲的兩種熱帶魚——劍尾魚（Xiphophorus Helleri）與闊尾魚（Platypoecillus Maculatus）進行雜交或進一步將其雜交第一代（F1-hybrid）與劍尾魚回交，就可以產生自發黑色素瘤的帶瘤雜種。
（二）不同類型的實驗動物
1．近交系實驗動物：應用這一類型實驗動物的腫瘤研究者，主要著眼于實驗動物腫瘤方面的遺傳性狀。不同近交品系動物的有著不同的遺傳性狀，其自發瘤發生率有明顯的不同，對同一致癌物質的敏感性也往往不同。因此，為了不同的腫瘤研究需要，可以選用在腫瘤學上具有不同的遺傳性狀特點的近交系動物進行研究。
近交系動物的自發瘤的發生率高低不等，有一些高癌系小鼠，只要活到一定的年齡，無需任何外加的處理，幾乎可以100%地自然發生白血病、肺癌或乳腺癌等惡性腫瘤，從而證明了癌癥是可以遺傳的。同樣，也可以通過遺傳學的方法培育出對致癌因此敏感性高或低的動物品系來，說明誘發腫瘤的發生相當程度上也取決于動物的遺傳組成。這些高癌品系的動物是腫瘤學研究的有用工具。例如，C3H近交系小鼠是一種乳腺癌高發的品系，其體內有一種乳腺癌病毒即乳汁因子，可以通過授乳而傳給子代，CH3雌鼠在乳汁因子和激素（多次妊娠）的作用下極易發生乳腺腫瘤；而C57黑色小鼠是極少患乳腺腫瘤的低癌系小鼠，乳汁因子在其體內甚至不能生存繁殖，因此即使乳汁因子去感染它也不能致癌。如果用C57黑雄×C3H雌鼠雜交的方法，把C57黑的基因引擴C3H雌鼠的雜交后代中，也能使后者體內原有的乳汁因子趨于死滅。用病毒、射線或激素都很容易使C3H小鼠發生乳腺腫瘤。近年來也發現Snell氏近交系小鼠易患肺腺癌，而C57黑小鼠易患肺心血管疫病，如使這些小鼠長期吸入紙煙的煙，則在前者肺腺癌發生率高且出現很早，而在后者僅小肺血管病變比對照組增多，但未能誘發出肺癌。這說明相同的外因作用于不同基因型小鼠時，產生了完全不同的結果。
由于不同近交品系動物的遺傳性狀各不相，研究者可以選擇其不同的品系特點進行各種腫瘤學研究，例如為了研究遺傳因素在某種腫瘤（如乳腺癌）發病中的作用，需要選用高（乳腺）癌系小鼠，并與低（乳腺）癌系小鼠進行對比。為了獲得某種病毒引發的腫瘤，就要選用對這一病毒具有敏感性的近交品系動物。為檢定某種可疑致癌物的作用，常要選用中等腫瘤發病率的近交系動物（如SWR系小鼠）。在某些快速檢定的情況下，也要選用高腫瘤發病率的近交品系動物（如A系小鼠,Sprague-Dawley系大鼠）。
在實驗腫瘤學研究的各個領域中，只要以實驗動物為對象，絕大多數以使用近交系動物為宜。這樣做，便于實驗設計，使動物實驗結果準確、均一、經濟、有可能重復再現等。實驗腫瘤學研究中使用得最多的是近交系小鼠和大鼠。選用任何一個品系動物時，應先熟悉該品動物在腫瘤以及其它方面的性狀特征，以利實驗設計、結果分析和總結。在有關腫瘤遺傳學、腫瘤移植術、腫瘤免疫學以及化學致癌研究的工作中，特別要注意各品系實驗動物的遺傳性狀方面的特征。
2．無菌動物和悉生動物：在實驗腫瘤學研究中應用的無菌動物（GF），是指它們的體內和體表，使用現有實驗室診斷技術不能發現任何寄生蟲和微生物，包括一切致病的和共犧的細菌、真菌和病毒等。但是，對于經胎盤垂直傳播的病毒（如小鼠白血病毒）尚未除去。還可應用悉生動物（GN）。GF和GN動物與常規帶菌動物（CV）在結構和功能上有較大的差異，獨具一些特點，如心、肝和肺臟較小，基礎代謝率、心臟輸出量以及組織的血供量都較低，免疫系統發育不良，腸蠕動和小腸上皮細胞的脫落緩慢，盲腸巨大，結腸內容物和糞便稀軟等等。在利用GF、GN進行腫瘤實驗時，要根據這些特點安排實驗并估計到它們對實驗的影響。現在已經培育成功的無菌動物有小鼠、大鼠、豚鼠、家兔、家犬、家貓、雞、火雞、日本鵪鶉、猿猴、狒狒、豬、羊、山羊、小牛和小馬等。
1972年Pollard氏發現，在GF、GN小鼠和大鼠中，某些類型的癌的發病率下降了。在CV大鼠極為罕見的前列腺癌，在GF大鼠卻很常見，為人類前列腺癌的研究工作提供了一個有用的疫病模型（Pollard,1973年）。GF大鼠和小鼠所發生的惡性腫瘤幾乎全部發生在內分泌系統或受激素作用的組織。這可能是由于GF和CV在內分泌系統的功能活動上有差別的緣故（Nomura氏等1973年，Einarsson氏等1974年）。無菌動物幾乎不發生內分泌系統和造血系統以外性惡性腫瘤。這充分說明，存在著環境致癌因子的作用，而采用系統的無菌技術可以除去這些因子，形成一個防護屏障，使有機個體不受這些因子的危害。
癌的病毒病因學說，可以應用無菌動物進行研究而予以檢驗。在化學引癌過程中，實驗動物體內的菌群能影響致癌過程。此種影響包括：產生或破壞致癌物，干擾機體對致癌物的解毒功能，改變致癌物質的分子結構從而影響它們被機體吸收的過程以及加快腸道的排空速度而影響致癌物的吸收等等。人的結腸癌的發生與環境因素密切相關。因此，腸道菌群與進入腸道的環境中物質的關系值得研究。已知：口服蘇鐵素，對GF大鼠無致癌性，而CV大鼠對這一物質的反應則相反。CV大鼠腸道中的菌群能將這一物質轉移為致癌物，從而引起結腸的和其他類型的癌（Spatz氏等1965年）。
3．無胸腺裸體小鼠和大鼠：裸鼠已在腫瘤移植術、癌的病因學、癌的實驗治療學、癌的免疫學、癌病毒學以及化學致癌研究等實驗腫瘤學研究的許多領域得到了應用。
裸鼠是一種獨特的純系動物。例如裸小鼠，就其基因型而言，它們帶有等位基因的nu/nu，其表現型則為：全身無毛，先天性無胸腺，T淋巴細胞缺失，細胞免疫機能缺陷，對異體移植物幾乎無免疫排斥反應，可接受異系、異種腫瘤移植等。所以，它在實驗腫瘤研究中已被廣為應用。這也是實驗動物科學的開發研究成果為抗癌研究提供了一種極有價值的實驗材料，大大促進了腫瘤學研究的進展。
1968年Flanagan首先報導了裸體小鼠，1968年Pantelouris報告此種動物表現為先天性胸腺缺失，展示了免缺陷動物的研究和應用。Rygaard和Povlesev二氏在1969年將人類腫瘤異種移植于裸鼠時，首次獲得成功，其腫瘤組織在移植后不僅存活，而且繼續生長，并于2～3周后，形成很大的瘤塊。此前，人類腫瘤的異種移植基本上是不可能成活的；或者是要在某種特殊處理條件下（如實驗動物先受放射線照射，可地松處理，胸腺摘除，投與抗T細胞抗體等）偶然得以成活。此后，相繼已有許多學者移植成功，并證明此種小鼠是研究人體腫瘤的一種較理想的實驗動物，有人認為是活的試管。自1969年以來，國外已建立了可移植性人體腫瘤數百種，這些瘤株除了能防止由傳代而伴隨的腫瘤組織形成學退化外，還能保持原代細胞的各種功能，如胃癌細胞產生的粘液、惡性黑色素瘤細胞產生的黑色素、肝癌細胞產生的甲胎球蛋白等，同時在多種情況下還可顯示各種腫瘤所產生的激素，加上其對治療實驗、化療及放療的敏感性和臨床結果的一致性，使這些瘤株成為研究抗癌藥物一個較為理想的工具，1983年Bodgen等用無胸腺小鼠腎囊膜內移植人體腫瘤法篩選新藥，全部實驗僅11天，且成功率較高。