环境毒理学方法主要采用实验研究法来探索生活环境(空气、水、土壤等)中有毒物质对人体健康的有害作用。

实验研究法可分三类： ①实验室检验： 测定有毒物质的组成，杂质含量，在不同条件下的溶解度、稳定性，并在环境中(空气、水、土壤、生物)分布及其对自净过程的影响。②志愿者试验： 在确保受试者安全的条件下，观测短期接触环境毒物时的反射反应及感官性状 (刺激作用、臭、味等)反应，以便确定对人的感官作用阈与无作用阈(见“刺激阈” 、“嗅觉阈与味觉阈”条)。③动物实验：观察毒物对生物体的作用，包括生理、生化、病理等方面的变化。分急性毒性试验、亚急性毒性试验、慢性毒性试验、致畸试验、致突变试验、致敏试验等。从毒理学的动物实验开始，预测毒物对人毒作用的一般规律。

实验动物通常采用小鼠、大鼠、豚鼠、家兔及狗、猴等哺乳动物，这些动物对毒物的反应一般与人比较接近。但即使同为哺乳动物，由于种属和品系不同，对毒物的反应也可与人不同，如苯引起家兔的血象变化和人相似(白细胞减少和造血功能障碍)，而在狗身上可出现完全不同的反应(白细胞增多及脾脏和淋巴结节增殖);苯胺及其衍生物对人引起高铁血红蛋白症，对豚鼠、猫、狗可引起相似的变化，但对小鼠则完全不能产生。因此，必须根据受试物的特点，参照有关文献资料，选择对该毒物最敏感的动物作试验。为了减少动物个体差异，应注意个体选择，包括动物的年龄、性别、生理状态、健康状况等。对急性实验一般选用成年动物; 慢性试验多选用年幼或初断乳动物;对动物性别，如无特殊要求，宜选用雌雄各半;动物的生理状态，如怀孕、哺乳等，可明显改变对毒物的敏感性，通常试验不用怀孕或授乳动物;实验动物必须健康。为了保证实验结果的正确性还应注意对动物的饲养与管理，实验条件保持一致，排除其它因素的干扰等。

经典的动物实验，结果比较可靠，但比较昂贵、费时。目前快速生物学实验法已有一定进展。如Ames试验法已广泛用于快速筛选化学致癌物。其它如体外细胞培养，DNA修复合成，姐妹染色单体交换试验等，也为研究微量环境毒物对染色体畸变和细胞遗传信息的影响以及阐明特殊毒作用的机理等方面开辟了新的途径。

环境毒理学方法还应与环境流行病学方法(见“环境流行病学方法”条)相结合，以揭示环境毒物对人群健康的影响。