1 生理學研究 大鼠在生理學研究中以多用途行為特征。大鼠垂體—腎上腺系統發達，垂體摘除比較容易。可用來進行腎上腺、垂體和卵巢等內分泌研究。利用大鼠對新環境易適應，有探索性，易訓練，對懲罰和暗示敏感的特性進行行為學研究和高級神經活動的研究。大鼠無膽囊，但膽總管較大，可用膽總管插管，收集膽汁，研究消化功能。

2 營養學研究 大鼠是第一種用于營養學研究的實驗動物，為人類營養研究做出了突出貢獻，維生素D就是用大鼠研究而發現的。由于大鼠雜食，解剖、生理與人相似，生長代謝快，對大鼠的營養研究廣泛而細致，資料極為豐富，常用于維生素、蛋白質缺乏，氨基酸和鈣磷代謝的研究

3 代謝性疾病研究 可應用大鼠研究動脈粥樣硬化，淀粉樣變性、酒精中毒，十二指腸潰瘍，營養不良等代謝病

4 藥物學研究 大鼠血壓和血管阻力對藥物反應敏感，適合研究心血管藥物的藥理。研究毒扁豆堿的升壓作用。此外，大鼠足趾浮腫法是最常用的篩選方法，大鼠踝關節對炎癥反應敏感，用于關節炎藥物研究。大鼠還是進行藥物評價的主要實驗動物。

5 腫瘤研究 很多腫瘤可以移植到大鼠上進行研究，大鼠易患肝癌，可人工復制大鼠肝癌、食管癌動物模型。可皮下接種淋巴肉瘤。

6 遺傳學研究 大鼠的毛色變型很多，可用來研究毛色記憶遺傳，驗證孟德爾遺傳定律。由遺傳疾病的大鼠，具有與人相似的表現。腦積水、聽覺障礙、耳聾、白內障、垂體矮小癥、無牙、無膽汁、丘腦下部尿崩癥、肥胖與高血壓等都是遺傳疾病的良好動物模型，還可制成相似于人的實驗誘發性遺傳缺陷疾病動物模型。

7 傳染病研究 用于研究副傷寒、流感、厭氧菌、假結核、霉型體、巴氏桿菌、葡萄球菌、念珠狀鏈桿菌、黃曲霉菌和煙曲霉菌等微生物及其引起的傳染病。

8 某些疾病研究 如支氣管肺炎、多發性關節炎、化膿性淋巴腺炎、中耳疾病和內耳炎。大鼠肝切除60%至70%，仍有再生能力，可用于肝外科實驗。

9 牙科學研究 用變異鏈球菌接種大鼠口腔，然后喂給含蔗糖食物，大鼠牙齒上的確瑯質蛀損在宏觀和微觀上同人的蛀齒相似，可用來研究齲齒。

10 大鼠還可用于計劃生育的畸胎學、避孕藥研究和放射學研究。