动物实验平台主要以非人灵长类动物和啮齿类动物（鼠）为实验对象，提供了从离子通道、突触、神经元及神经环路等层面对大脑进行研究的技术支持，是认知神经科学与学习国家重点实验室的重要支撑平台之一。该实验平台的配套设施包括：实验猴动物房，啮齿类实验动物屏障系统（SPF），以及脉动真空灭菌器、生物安全柜、消毒间、检疫室、手术室等相关设施。
实验平台可进行分子生物学、离子通道、神经电生理、双光子成像、内源信号光学成像以及动物行为跟踪记录等从微观到宏观不同层级的研究。配套有多通道神经信号记录系统15套（Plexon OmniPex,，Blackrock Microsystems Cerebus，Alpha Omega等）以及屏蔽室15间，双光子成像系统4套（Olympus FV1200，Bruker Ultima Intra Vital，LaVision BioTec TriM等），共聚焦成像系统（Nikon A1），猕猴手术导航定位系统（Brainsight 2.0 Primate），猕猴眼动跟踪系统10套（Crist，Eyelink），冰冻切片机（Leica，Yamato Kohki），振动切片机（Leica）和免疫组化室等。
动物实验平台由专职工作人员负责，为重点实验室内部和一些外部的动物实验室提供动物和实验支持。在细胞、神经环路和行为等层次来揭示知觉、注意、学习和记忆、决策、情绪和社会行为等脑功能的神经基础。
