L'exploration biologique de la fonction gonadique chez les carnivores domestiques se fait essentiellement par les dosages sanguins d'estradiol, de progestérone, de testostérone et de prolactine, mais les protocoles utilisés varient aussi bien avec le sexe qu'avec l'espèce. De plus, la castration de convenance étant une pratique très répandue, des protocoles particuliers sont appliqués pour les animaux castrés. Le choix des explorations est fondé sur la connaissance de la physiologie des gonades, en particulier de leur régulation par le système nerveux central et les hormones hypophysaires. Chez les mâles, les protocoles comprennent le plus souvent un test de stimulation testiculaire par la human chorionic gonadotrophin. Ils permettent de confirmer une tumeur testiculaire, une hyperplasie bénigne prostatique, la castration, ou de déterminer une cause d'hypogonadisme ou d'infertilité. Chez les femelles, les protocoles sont très variés en fonction de l'intérêt clinique, ils reposent notamment sur l'observation des variations hormonales pour rechercher une explication ou au contraire une discordance par rapport aux signes observés et aux frottis vaginaux. Ils permettent de repérer l'ovulation et de déterminer la cause d'un anestrus ou d'une infertilité, de chaleurs anormales ou de galactorrhée, de mastose, ou encore de faire un diagnostic de gestation chez la chienne. Ils peuvent aussi être intéressants dans certaines anomalies dermatologiques ou dans l'obésité. On peut aussi explorer la production surrénalienne de stéroïdes gonadiques, en particulier chez le furet castré ou le chat, par une stimulation avec le tétracosactide d'adrenocorticotropic hormone.