Diese Arbeiten werden vorwiegend in den biomedizinischen Grundlagenfächern (Physiologie, Pharmakologie, Molekularbiologie etc.) erstellt. Die Untersuchungen werden in einem Labor durchgeführt; man hat keinen direkten Kontakt zu Patienten. Das bedeutet jedoch nicht unbedingt, dass man vollkommen unabhängig von Patienten arbeitet. Bei manchen Arbeiten ist es erforderlich, dass der Doktorand beispielsweise Blutproben kurz nach deren Entnahme untersuchen muss und dann auf Abruf im Labor zu erscheinen hat (Beispiele s. Kap. 10, S. 194ff.).
Eine Sonderform stellen Arbeiten dar, bei denen Tierversuche durchgeführt werden. Sie kommen natürlich nur für Kandidaten in Frage, die Tierexperimenten nicht ablehnend gegenüberstehen. Manchmal werden auch Arbeiten vergeben, bei denen tierische Organe oder Gewebe vom Schlachthof verwendetwerden. Solche Studien sind weniger umstritten als Arbeiten, bei denen der Doktorrand mit lebenden Tieren arbeitet, die anschließend getötet werden.
Der Doktorand kann das Tiermodell nicht allein entwickeln (dafür fehlen ihm die notwendigen Kenntnisse), und er darf die Versuche nicht allein durchführen. Er muss sich jedoch mit dem Modell kritisch auseinandersetzen und sich an den Versuchen aktiv beteiligen. Diese erfordern in der Regel über einen Zeitraum von mehreren Wochen die tägliche Anwesenheit in einem Labor. Dazu muss man meist einen Teil der Semesterferien opfern oder ein Urlaubssemester beantragen. Vorteilhaft ist jedoch, dass in den meisten Fällen die Untersuchungen nach einer absehbaren Zeit abgeschlossen werden können, und man nicht unbestimmte Zeit auf das Eintreten gewisser Ereignisse warten muss (wie etwa bei klinischen Studien, bei denen man sich zu gedulden hat, bis eine hinreichend große Anzahl von Patienten rekrutiert ist). Kenntnisse in Statistik sind vonnöten. Die Hauptfrage, die sich bei einer tierexperimentellen Arbeit stellt, lautet: Inwieweit sind die Ergebnisse auf den Menschen übertragbar? Bei einem adäquaten Modell liefern die Ergebnisse mitunterwertvolle Erkenntnisse. Mehr zu diesem Thema lesen Sie in Abschnitt 4.7. Beispiele für eine solche Arbeit finden Sie in Kap. 10, S. 197ff.
Experimentelle Arbeiten sind Kandidaten zu empfehlen, die den Ehrgeiz haben, die medizinische Wissenschaft voranzubringen. Die Arbeiten sind wissenschaftlich hochwertig und lassen –wenn die Erwartungen des Doktorvaters erfüllt werden – eine gute bis sehr gute Bewertung erwarten. Vorteilhaft ist außerdem, dass der Doktorand Kenntnisse bezüglich experimentellen Arbeitens erwirbt und – insbesondere bei Tierversuchen – die Komplexität biologischer Systeme unmittelbar erkennen kann.
Besonders anspruchsvoll sind Arbeiten, die das Modifizieren einer etablierten Methode für einen neuen Untersuchungsgegenstand oder das Entwickeln einer neuen Methode beinhalten. Um eine neue Methode zu validieren, sind zahlreiche Probeläufe und sehr viel Zeit im Labor erforderlich; schnelle Ergebnisse sind nicht unbedingt zu erwarten. Eine solche Arbeit erfordert viel Geduld und Durchhaltevermögen; der zeitliche Ablauf ist daher kaum planbar. Andererseits kann der Doktorand für sich in Anspruch nehmen, die Methode entwickelt zu haben, womit er sich mit Sicherheit gute Chancen auf dem akademischen Arbeitsmarkt erwirbt. Bei gutem Gelingen kann er sich Hoffnung auf ein „summa cum laude“ machen.