In de preklinische fase is volledige evaluatie van de veiligheid van een stof de belangrijkste doelstelling. Daarbij worden de mogelijke toxiciteit, de farmacologische eigenschappen, de farmacokinetica, de doseringsvormen en de stabiliteit van de stof onderzocht. De volgende punten krijgen extra aandacht:

• De therapeutische werking van de stof (farmacologisch onderzoek
• Lichamelijke bijwerkingen (toxicologisch onderzoek)
• Metabolisme (farmacokinetisch onderzoek)

Bij dit onderzoek, dat tot doel heeft een profiel te kunnen opmaken van het gedrag van een stof in een levend organisme, spelen dierproeven nog steeds een belangrijke rol. Tussen de verschillende diersoorten komen echter veel verschillen in metabolische profielen voor. Het is belangrijk om van een potentieel geneesmiddel in een vroeg stadium te weten waar het in het menselijk lichaam wordt gemetaboliseerd en tot welke metabolieten. Deze factoren kunnen met behulp van geïsoleerde menselijke hepatocyten (levercellen) worden onderzocht voordat het middel op personen wordt toegepast. Ook kan de interactie tussen geneesmiddelen en individuele cytochroom-P450-enzymen (een groep enzymen verantwoordelijk voor het metabolisme van de meeste geneesmiddelen die nu klinisch worden toegepast) in vitro worden onderzocht. Dergelijk vroegtijdig onderzoek op menselijk materiaal kan het gehele ontwikkelingsproces danig versnellen en ervoor zorgen dat er minder dierproeven nodig zijn. Organon streeft ernaar het faalpercentage en het aantal dierproeven steeds verder te verlagen.
De formulering van een geneesmiddel, d.w.z. de wijze waarop het wordt afgegeven in het lichaam, wordt eveneens in de preklinische fase onderzocht. Door toediening via pleisters, injecties, tabletten met gereguleerde afgifte of implantaten kunnen de bijwerkingen worden beperkt, de therapietrouw worden vergroot en doses worden verlaagd, met als mogelijk resultaat dat therapieën langer werken.
Stoffen die de uitgebreide preklinische testen hebben doorstaan, worden vervolgens onderworpen aan vroegklinische testen bij mensen.

Fase I
Om de veiligheid, farmacokinetica en farmacodynamica van een geneesmiddel te testen, krijgen gezonde vrijwillige proefpersonen doses van mg/kg toegediend, die met het oog op de veiligheid lager zijn dan de doses die op proefdieren worden toegepast. Nadat het exacte gedrag van de stof bij een zeer kleine groep vrijwilligers is getest en een gedetailleerd en nauwkeurig gedocumenteerd profiel is opgesteld, wordt de stof in een grotere groep patiënten onderzocht.