动物实验的标准化只涉及当时已知可能的变异。度量值的变异来源于两种情况：一是我们所知的实验间变异或组间变异；二是实验内变异或动物个体间差异，也叫组内变异。事实上，两种变异都来源于动物本身以及实验过程中环境的影响。

(一)组间变异
重复一个特定的动物实验，不管使用同一组或不同组动物，结果总是得到不同的度量值。处理会使对照组和实验组平均度量值发生变化，即组间变异。组间变异可以分为：动物个体度量值间变异和实验条件间变异。如果处理因素和实验条件之间发生交互作用，还有一个额外的因素使处理在每次实验中发生变化，可能会导致对实验结果错误的解释。为了精确地评价处理效果，必须进行重复实验。处理效果应该是真正的效果，系统误差或干扰对它既不削弱、也不夸大。降低实验间效应变异将减少对同一实验的重复性，因而使实验动物的使用量减少。从科学的观点来看，实验结果不应依赖于动物实验进行的时间和地点，必须是建立在可重复实验的基础上。实验间变异的控制，除了动物本身质量的要求外，更要强调实验条件的标准化，对动物实验室的环境提出了更高要求。同时，动物实验实施人员的素质和技能也是影响组间变异的重要因素，规范的操作是减少因实验处理带来实验间变异的可行途径。

(二)组内变异
在一次实验中，相同的动物之间的定量度量值属于组内变异。这种实验内变异包括：实施实验过程造成的变异、分析变异、个体内变异和固有的组内变异。固有的组内变异来源于每个动物个体的度量值，每个动物固有特性不同，而且基本上不依赖于动物所接受的处理。组内变异是一个动物体不能标准化的变异组成，这种变异会使动物每天度量值上下波动。如果统计学效能(即测出真实值的概率)保持持续地给度量值增加组内变异(即增加标准差)，那么每次实验所需要的动物数量将会增加。通过实验动物生产过程的标准化，使用标准化的动物来减少实验结果中组内变异，减少实验动物数量是可行的。

(三)组间和组内变异的来源
动物实验中变异的一个重要来源是实验动物自身。一个实验组中动物的差异或两个不同组间动物的差异来源于动物的年龄、体重、同窝动物的数量及其他可能在实验前就已经存在的差异。这些差异可以增加实验间或实验内度量值的变异，如果这个变异影响到对照组和实验组差异，将影响实验结果。组内基因型的差异(包括性别)，同样会增加度量值的变异。动物实验中的生物因素(动物携带微生物状况、性周期等)、物理因素(光照、温度等)、化学因素(营养、睡眠等)、群体因素(饲养密度、个体的相互作用)等环境因素也会增加实验结果的组间和组内变异。

动物实验获取的度量值基本上是由遗传和环境的相互作用决定的。遗传和环境的相互作用表现在各个层次上：环境对受精、胚胎发育到性成熟期的影响，被称作初期环境，初期环境和基因型的相互作用决定了动物的表型。初期环境后、动物实验前环境继续影响表型，形成演出型，这是二期环境。动物受到实验过程和处理因素的影响，即为三期环境。

根据度量值的类型，基因型和环境之间的相互作用对实验间和实验内变异以及处理有不同的影响。动物实验间和实验内变异通过实验动物生产过程控制、实验条件的控制和实验人员的规范操作等方面的标准化，使实验的变异控制到最小。