Medidas fisiológicas podem ser um indicativo do bem-estar, principalmente para problemas de curto prazo, por exemplo um animal em privação de alimento certamente apresentará um aumento de ácidos graxos livres, β-hidroxibutirato e ureia no sangue, assim como uma redução da glicose circulante.

Na grande maioria dos casos, a dor é um indicativo de baixo grau de bem-estar, mas é um parâmetro difícil de mensurar, uma vez que os animais não dizem diretamente se estão com dor ou qual a intensidade dela. Existem mudanças comportamentais de acordo com as espécies que podem ser usadas para reconhecer animais com dor, mas um animal também pode apresentar dor severa sem efetivamente apresentar qualquer mudança comportamental, o que dificulta a utilização da dor na determinação do bem-estar animal, mas não a inviabiliza.

Mensurações dos glicocorticoides, como o cortisol e seus metabolitos no plasma e na saliva, são utilizados em estudos de bem-estar animal durante práticas de manejo de longo prazo, uma vez que a resposta do corpo aos glicocorticoides demora dias para surgir. Essas mensurações também podem ser realizadas pelas fezes e urina dos animais.

Medidas comportamentais são de grande valor para avaliar o bem-estar de animais de produção. Quando um animal evita fortemente um objeto ou evento, ele demonstra seus sentimentos a respeito daquela situação. Quando um animal apresenta comportamentos anormais como: estereotipias, automutilação, comportamento agressivo excessivo, entre outros, temos um forte indicativo que o grau de bem-estar dele é baixo.

Alterações na frequência cardíaca pode ser um indicativo útil de problemas de bem-estar, uma vez que essa característica muda de acordo com a atividade e com a necessidade percebida de atividade. Ela deve ser utilizada para avaliar problemas de bem-estar de curta duração, uma vez que a resposta é relativamente rápida e breve e se adapta em poucos minutos.