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药理学的主要研究方法是药理实验方法，即在严格控制的条件下，观察药物对机体（或其组成部分，也包括病原体）的作用规律并分析其产生作用的机理。食管癌本草的现代药理学研究方法包括动物实验、体外细胞实验、网络药理学、现代组学等。
食管癌常用的实验动物多为大鼠和小鼠，而根据造模方法的不同，可以分为诱发性食管癌模型、移植性食管癌模型和基因工程模型。
1.诱发性食管癌模型
现代研究证明食管癌可由多种致癌因素影响，而化学致癌原正是动物模型里最常见的诱发性模型。常见化学致癌模型为亚硝胺和4-硝基喹啉氧化物，主要通过将上述物质混在食水中喂养小鼠造模。亚硝胺致癌模型主要采用甲基苄基亚硝胺和对甲基戊基亚硝胺两种化合物，但应注意大鼠模型食管鳞癌诱导成功率较高，但在小鼠中却不能很好地造模。而4-硝基喹啉氧化物则对大鼠、小鼠的造模均有良好的效果，但主要诱导鳞癌而非腺癌。
诱发性食管癌模型优点在于潜伏期短且重现性好，但缺点是成本较高，且长时间应用致癌化合物，可能对动物和实验人员造成伤害，另外由于致癌物质缺乏机体特异性，因此造模过程中容易引发其他并发癌症。
2.移植性食管癌模型
异种移植的食管癌动物模型是将人类食管癌的癌组织接种于动物体内建立的食管癌动物模型。根据移植肿瘤的处理方式不同，分为细胞悬液移植、培养细胞移植和组织块移植；根据移植的部位不同，分为原位移植和异位移植（皮下、腹腔等）。原位移植是将癌组织移植于实验动物的食管，异位移植是将癌组织或癌细胞移植于实验动物食管以外的身体其他部位。主要选用小鼠，模型可以分为免疫缺陷模型和人源化小鼠模型。
（1）免疫缺陷模型：免疫缺陷模型主要采用皮下移植或原位移植，将新鲜外科手术肿瘤组织或活检组织通过皮下或原位种植到免疫缺陷小鼠身上。
（2）人源化小鼠模型：人源化小鼠模型是指将人类基因敲入动物基因组中，使动物感染人类传染病病原或可以分泌人类抗体等，或是在免疫缺陷小鼠中，注射一定数量的人类细胞或干细胞。
免疫缺陷模型优点在于可以保留患者肿瘤的异质性等特征，但缺点是免疫系统缺失，无法再现患者体内肿瘤和免疫系统之间的相互作用，以及通过激活免疫系统来抗肿瘤的治疗方法。而人源化小鼠模型优点在于可以保留患者肿瘤的异质性等特征，能很好地再现患者体内肿瘤和免疫系统之间的相互作用，但缺点在于操作复杂、动物成活周期短。
3.基因工程模型
目前，随着基因工程技术的不断进步，基因工程模型不断完善。主要是通过转基因工程和基因敲除技术。比如p53基因工程鼠、P120-连环蛋白缺陷小鼠、p53和Brcal基因联合敲除鼠等，可以进一步模拟人食管肿瘤微环境，更有利于探索疾病治疗的机制。
药物的体外细胞实验是采用体外细胞培养法研究药物的作用，观察各种药物及其不同剂量对离体细胞的作用。通过该实验可以检查细胞系（株）对药物的敏感性，同时也可观察到不同药物所引起体外培养细胞的形态结构和生理、代谢的变化等。由于肿瘤的形成与机体的细胞异常增殖、死亡机制发生障碍密切相关。在食管癌药物研究中，抑制肿瘤细胞异常增殖和诱导其凋亡已成为研发抗肿瘤药物及探讨药物作用机制的重要思路。因此，体外细胞实验常用于治疗食管癌中药的作用机制研究。
目前，常用的细胞模型有KYSE-140人食管鳞癌细胞、KYSE-510人食管鳞癌细胞、OE19人食管癌细胞、KYSE-30人食管鳞癌细胞、KYSE-70人食管鳞癌细胞、KYSE-410人食管鳞癌细胞、KYSE-450人食管鳞癌细胞、OE33人食管腺癌细胞、TE-13人食管癌细胞、ESC-410人食管癌细胞、CAL-33人食管鳞癌细胞、TR146人食管鳞状癌细胞、NEC人食管癌细胞、SLMT-1人食管鳞癌细胞、CaES-17人食管癌细胞、EC9706人食管癌细胞、SEG-1人Barrett食管癌细胞等。其中EC9706、ECA109、TE-1主要为高分化鳞癌。
体外细胞实验的给药方法与动物整体的灌胃或注射不同，主要包括以下几种给药方案。
（1）提取物直接给药法：即中药的提取物或提取的有效部位、有效成分等直接添加到细胞体系中。由于中药的粗提物杂质仍较多、理化性质复杂，直接添加至细胞体系中不良影响较多，可将粗提取物进行纯化，包括去除杂质、调整酸碱度与渗透压等，目前超细粉末等新技术的应用，使提取物的质量进一步提高，理化干扰因素进一步减少，一般可以将提取物纯化至含药量90%以上。
（2）中药血清药理学方法：是将中药或中药复方经口给动物灌服，一定时间后采集动物血液，分离血清，用含有药物成分的血清进行体外细胞给药实验的一种方法。该方法利用了生物体对中药复杂成分的选择作用，血清中既含有药物原型成分，也有消化吸收后的代谢成分及体内产生的应激成分，能够尽可能的反映药物在体内的真实状态。
（3）中药血浆药理学方法：该方法提出中药成分在消化道中被吸收后是进入血浆，而不是血清。血清的制备有凝血过程，而体内通常不会发生凝血，故含药血浆更能模拟人体内药物代谢过程。与血清药理学方法不同的是在动物取血时，在新鲜血液样品中加入抗凝剂（肝素、EDTA的钠盐和钾盐、柠檬酸盐等），离心吸取的上清液，即为含药血浆。
通过体外肿瘤细胞培养及加药干预，观察和检测受药物影响后肿瘤细胞的形态、增殖，细胞的自噬、凋亡、迁移，以及细胞的能量代谢、肿瘤细胞血管生成等指标，分析药物对肿瘤细胞的抑制活性或探讨其作用机制。如款冬花多糖处理Eca109细胞24小时，发现给药后Eca109细胞增殖、迁移、侵袭均被抑制，进一步研究表明通过调控miR-99a表达并抑制PI3K/Akt信号通路活性可能是款冬花多糖抑制食管癌的重要途径。
网络药理学作为一门从“多成分、多靶点、多途径”的系统层面揭示药物对机体调控作用的新兴学科，对于中药的药理作用及其作用机制研究是近年来的研究热点。
具体研究路径是首先收集筛选相应中药或复方的活性成分，包括实验室对药物化学成分的分离鉴定及通过TCMSP和相应文献寻找有关活性成分，然后采用相应网站（如Pharm Mapper和Swiss ADME）预测活性成分潜在靶点。接下来在疾病数据库（如Gene Cards数据库、OMIM数据库、Drug Bank数据库等）中寻找食管癌相关靶点。将药物活性成分的作用靶点与疾病靶点取交集，获得治疗食管癌的关键靶点，绘制韦恩图。然后通过Cytoscape生物信息分析软件将主要交集靶点构建“药物-活性成分-靶点-疾病”网络，并构建关键靶点蛋白相互作用（PPI）网络，选择合适平台做G0功能、KEGG通路富集分析。
现在也有将分子对接技术和采用TCGA数据库的差异基因或蛋白质的组学、液质联用分析药物成分等结合的相应文献，进一步拓宽了网络药理学应用和食管癌机制研究的范围，并提供了新的研究方向。
对于中药的药理、药效研究，尤其是开展深入的作用机制研究，均离不开对疾病的诊断、病因病机的发现，以及对药物干预后的分析。而基因组学、蛋白质组学、转录组学、代谢组学等在疾病诊断、病因分析、药物干预及预后等方面发挥着越来越重要的作用。
近年来基因组学、蛋白质组学及代谢组学在食管癌早期筛查与诊断中得到了广泛应用，发现了诸多潜在的生物标志物，有望为食管癌早期筛查及诊断提供新方法。如通过基因组学分析部分DNA甲基化可作为食管癌早期诊断的潜在生物标志物。蛋白质组学研究发现在鉴别差异表达蛋白的基础上，可以利用多个差异表达蛋白建立食管癌相关诊断模型。食管癌的发生发展与代谢的变化有关，这些变化可以被捕获为血浆或尿液中的代谢特征，通过代谢组学分析，有可能识别出这种代谢特征，以此判断病理状态。
通过多组学分析食管癌患者（或实验动物）在中药治疗前后显著差异的基因甲基化、代谢产物和差异蛋白等，可以寻找评价预后的潜在标志物，分析中药的疗效特点、发挥作用的活性成分及作用靶点、作用途径等。例如随着分析技术的发展，尤其是诸如GC/TOF-MS、HPLC-MS/MS、UPLC/ESI-MS、UPLC-HDMS、UPLC/LTQOrbitrap-MS气质、液质及多质谱联用技术的涌现，可以高精度的对抗食管癌中药的生物活性成分进行鉴定和表征，识别接受治疗的食管癌患者（或动物模型）的蛋白、激素、递质等代谢生物标志物及酶的活性等，这些生物标志物有能力对已定义的疾病进行机械表型、进展和恢复，将生物活性化合物和代谢生物标志物进行关联，可以确定哪些是发挥作用的活性成分，并进一步通过挖掘生物标记物对所识别的活性成分的生化功能来诠释中药的治疗机制。
系统生物学驱动的多组学研究方法，分别阐明了基因、蛋白质、脂类和代谢产物在中医药中的作用和相互作用，在生物活性物质的鉴定，阐明药理作用、毒理作用和治疗机制等领域中发挥着越来越重要的作用。通过多组学策略与网络药理学相结合，识别食管癌治疗的各种中药的生物活性成分，阐释中医药治疗食管癌的作用机制。