大鼠在医学研究中扮演着至关重要的角色，尤其在多个领域展现了其显著的应用价值。
首先，大鼠的神经-内分泌系统发达，其应激反应敏感，常被用于复制应激性胃溃疡模型。研究者常用切除内分泌腺的方法，如肾上腺、垂体和卵巢等，来进行内分泌相关的实验研究。
在营养与代谢性疾病研究中，大鼠是理想的实验对象。它被广泛用于维生素A、B、C和蛋白质缺乏等营养缺乏的研究，以及氨基酸（苯丙氨酸等）和钙、磷代谢的研究。此外，还涉及动脉粥样硬化、淀粉样变性、酒精中毒等病症的研究。
药物学领域，大鼠对药物反应敏感，常用于心血管药物筛选和药理学实验，如通过直接血压描记法研究降压药，或在血管和离体心脏上进行实验。毒扁豆碱引发的大鼠升压反应模型是研究影响神经递质释放药物的重要工具。
在肿瘤研究中，大鼠能复制多种肿瘤模型，是肿瘤实验研究的首选动物。例如，它易于患上肝癌，可以用来建立相关模型，如肝癌和食管癌的诱发实验。
传染病研究中，大鼠是支气管肺炎和副伤寒研究的重要实验对象，还适用于流感病毒、厌氧菌、真菌等疾病的模型构建。
多发性关节炎和化脓性淋巴腺炎研究中，大鼠的足跖浮肿法是筛选抗炎药物的常用方法，其踝关节对炎症反应敏感，常被用于关节炎药物研究。
此外，大鼠在行为和情绪研究、中耳疾病、内耳炎、畸胎学、避孕药研究、放射医学、肝脏外科、遗传学等领域也展现出了其独特价值，如在遗传学研究中，大鼠的毛色变异丰富，为基因研究提供了丰富的资源。
大鼠（Rat； Rattus norregicus） 鼠科(Muridae)多种啮齿动物的统称，常指本科多种不相关物种，尤指鼠属(Rattus，约80种，遍布旧大陆)。似小鼠而体形较大。英文rat也指称常鼠科之其他属乃至其他科的动物。马来西亚的黑鼠(又称家鼠；Rattus rattus)和中国的褐鼠(又称沟鼠，或挪威鼠；Rattus norvegicus)已随人类活动散布到世界各地。这两个种均可将疾病传播给人类，如腺鼠疫可由黑家鼠身上的蚤传播。实验室用的大白鼠是褐家鼠的白化变种。