反復投与毒性試験とは、披験物質(ネオテーム)を動物に繰り返し投与して変化を観察し、毒性が現れたらその毒性の種類と程度を明らかにし、毒性が現れない量や、生体に反応が現れない量を求める試験です。
実験動物にはラットやマウスなどのげっ歯類の他、犬やサルなどが用いられることもあります。
被験物質の投与期間は、被験物質の種類や使用目的、試験目的により決定され、28日間、90日間、６か月間もしくは１年間投与されます。
観察･測定項目には、体重測定、摂餌量、摂水量、尿検査、血液検査（血液学的検査、血液生化学的検査等）、機能検査（眼科学的検査、心電図検査等）、病理学的検査（肉眼的観察、器官重量測定、病理組織学的観察等）があり、そのほかにも必要に応じて各種刺激に対する感覚反応（聴覚、視覚、固有感覚刺激）なども観察されます。
反復投与毒性試験は、必ず毒性を引き起こさなければならない実験なので、ごく微量の投与から、人に換算すればコップ何杯もの量まで、たくさんの条件を設定して長期の飼育試験をします。
こうして、毒性がまったく現れなくなる量が分かります。この量に安全を期すために1／100をかけた数字が、「１日摂取許容量」と定められます。人が一生涯、毎日食べ続けても何の作用も起こさない、という量です。
この量を基に、さらにネオテームの使用基準が定められました。