猫主要用于神经学、生理学和毒理学的研究。猫可以耐受麻醉与脑的部分破坏手术，在手术时能保持正常血压，猫的反射机能与人近似，循环系统、神经系统和肌肉系统发达。实验效果较啮齿类更接近于人，特别适宜作观察各种反应的实验。

1．中枢神经系统功能、代谢、形态研究：常用猫脑室灌流法来研究药物作用部位；血脑屏障，即药物由血液进入脑或由脑转运至血流的问题；神经递质等活性物质的释放，特别是在清醒条件下研究活性物质释放和行为变化的相关性，如针麻、睡眠、体温调节和条件反射；常在猫身上采用辣根过氧化物酶（HRP）反应方法来进行神经传导通路的研究，即用过氧化氢为供氢的底物，再使用多种不同的成色剂来显示运送到神经系内的HRP颗粒，进货周围神经形态学研究，同时可用HRP追踪中枢神经系统之间的联系和进行周围神经与中枢神经联系的研究，在神经生理学实验中常用猫作大脑僵直，姿势反射实验以及刺激交感神经时瞬膜及虹膜的反应实验。

2．药理学研究：观察用药后呼吸系统、心血管系统的功能效应和药物的代谢过程。如常用猫观察药物对血压的影响，进行冠状窦血流量的测定，以及阿托品解除毛果云香硷作用等实验。

3．循环功能的急性实验：选用猫作血压实验优点很多，如血压恒定、较大鼠家兔等小动物更接近于人体、对药物反应灵敏、且与人基本一致；血管壁坚韧，便于手术操作和适用于分析药物对循环系统的作用机制；心搏力强，能描绘出完好的血压曲线；用作药物筛选试验时可反复应用等。特别指出的是它更适合于药物对循环系统作用机制的分析，因为猫不仅有瞬膜便于分析药物对交感神经节和节后神经的影响，而且易于制备脊髓猫以排除脊髓以上的中枢神经系统对血压的影响。

4．在其他一些研究中的应用：猫可用作碳疽病的诊断以及阿米巴痢疾的研究。近年来我国用猫进行针刺麻醉原理的研究，效果较理想。在生理学上利用电极刺激神经测量其脑部各部分的反应。在血液病研究上选用猫作白血病和恶病质者血液的研究。猫是寄生虫中弓形属的宿主，因此在寄生虫病中是一种很好的模型。猫可作成许多良好的疾病模型，如Kinefelter综合征、白化病、聋病、脊裂、病毒引起的发育不良，急性幼儿死亡综合征、先天性心脏病、草酸尿、卟啉病、淋巴细胞白血病等。