Un approccio sperimentale molto utile è lo studio della relazione esistente fra la struttura tridimensionale di una molecola e la sua attività (relazione struttura-attività, SAR). Grazie a questo modo di procedere, e al progresso nelle conoscenze della farmacologia molecolare, è possibile progettare nuovi medicinali, sulla base di simulazioni della reciproca influenza (interazione) che avviene tra un farmaco e il suo recettore. Tale approccio prevede comunque la conoscenza molecolare del bersaglio del farmaco che si vuole progettare. Quando queste informazioni non sono note o non sono sufficienti si può ricorrere alla progettazione di nuove molecole, sulla base di composti precedentemente studiati per le stesse finalità di cura e dotati di profili di tollerabilità favorevoli. Tramite le suddette modalità è possibile ottenere una serie, più o meno consistente, di possibili candidati farmaci prodotti per sintesi chimica.