Inhaltlich legen die kantonalen Regelungen die Bestimmung und Organisation der zuständigen Behörden und ihrer Aufgaben fest. Geregelt werden etwa die kantonalen Zuständigkeiten für die verschiedenen Bewilligungserteilungen, jedoch auch das Verfahrens- und Prozessrecht in tierschutzrelevanten Verwaltungs- und Strafsachen sowie der entsprechende Rechtsschutz. Grundsätzlich haben die Kantone den Vollzug ihren Veterinärämtern bzw. deren Leitern (den Kantonstierärzten) übertragen, die ihrerseits von verschiedenen Fachpersonen und –gremien unterstützt werden. Zu denken ist hierbei etwa an den - bislang jedoch lediglich im Kanton Zürich bestehenden - Rechtsanwalt in Tierschutzstrafsachen sowie die mancherorts eingesetzten Tierschutzkommissionen (die sich mit allgemeinen Tierschutzfragen befassen), aber beispielsweise auch an kantonale Jagd- und Viehinspektoren, Fleischschauer, Fischereiverwaltungen, Meliorations-, Berufsbildungs- und Strassenverkehrsämter sowie übrige Polizeibehörden. Gewisse Aufgaben werden ausserdem an die grundsätzlich zur Mithilfe beim Vollzug der Tierschutzgesetzgebung verpflichteten Bezirks- oder Gemeindebehörden delegiert. Unmittelbare Aufsichtsstelle ist meist das kantonale Landwirtschafts-, Gesundheits- oder Polizeidepartement (bzw. die entsprechende Direktion), während der Gesamtregierung gemeinhin die Oberaufsicht über die kantonalen (und allenfalls auch kommunalen) Vollzugsbehörden obliegt.
Im Wesentlichen bundesrechtlich vorgegeben sind den Kantonen lediglich das Bewilligungsverfahren für Tierversuche (Art. 18 TSchG), wofür den zuständigen Behörden in Form der kantonalen Tierversuchskommissionen wichtige Fachgremien zur Seite stehen, sowie das Einlassrecht nach Art. 34 TSchG. Dieses verleiht den betrauten Behörden unbeschränkten Zutritt zu Räumen, Einrichtungen, Fahrzeugen und Gegenständen, die im Zusammenhang mit der Tierhaltung stehen, sowie zu den Tieren, ohne dass hierfür ein Hausdurchsuchungsbefehl erforderlich wäre.
Von kantonalen Tierschutzvorschriften zu unterscheiden sind kantonale Bestimmungen, die unter dem Titel "Sicherheitspolizei" erlassen werden. Immer wieder beschäftigen "Tierfälle" die Öffentlichkeit, bei denen nicht der Schutz von, sondern vielmehr jener vor Tieren, die den Menschen und dessen Rechtsgüter (wie Leib, Leben und Vermögen) gefährden, im Vordergrund steht. Beissvorfälle mit sog. Kampfhunden sind ein Beispiel hierfür, aus zoologischen Gärten oder Privathaltungen entwichene gefährliche Wildtiere (beispielsweise Schlangen oder Skorpione) ein anderes. Massnahmen zum Schutz des Menschen vor Tieren fallen in den Bereich der öffentlichen Sicherheit und Ordnung, für dessen Schutz vor allem die Polizei, mitunter aber auch Verwaltungsinstanzen zuständig sind. Welche Behörde dies im Einzelfall ist und welche Rechtsgrundlage hierfür herangezogen werden muss, richtet sich in der Regel nach dem Zweck der entsprechenden Massnahme. Der Schutz des Menschen vor gefährlichen Tieren wird auf verschiedenen rechtlichen Stufen verwirklicht. Zumindest im Bereich ansteckender Krankheiten geschieht dies auf Bundesebene durch die eidgenössische Tierseuchengesetzgebung. Da die Bundesverfassung die Rechtsetzung zum Schutz vor Tieren jedoch nicht generell, sondern nur in diesem einen Ausnahmebereich dem Bund zuteilt, fällt die Aufgabe ansonsten in die Zuständigkeit der Kantone und allenfalls sogar in jene der Gemeinden. Der völlig verschiedenen, mitunter gegensätzlichen Zielsetzung von Tierschutz und Sicherheitspolizei ungeachtet können kantonale und kommunale Erlasse auch Bestimmungen beider Kategorien vereinen, was aufgrund möglicher Interessenkonflikte aus tierschützerischer Sicht nicht unproblematisch ist. So enthalten etwa die kantonalen Tierschutzgesetze in Aargau, Basel-Stadt, Neuenburg und Zürich auch sicherheitspolizeiliche Normen und erklären für den Tierschutz dieselben Behörden für zuständig, die gleichzeitig auch für den Schutz des Menschen vor - und häufig auf Kosten von - Tieren zu sorgen haben. Noch verworrener wird die Rechtslage durch den Umstand, dass die Kantone die Befugnis und Verantwortung für die Regelung der öffentlichen Ruhe, Ordnung und Sicherheit häufig ihren Gemeinden übertragen. Im Rahmen ihrer Gemeindeordnungen haben diese dann die nötigen Massnahmen bezüglich der Haltung potenziell gefährlicher Tiere, wie etwa von Raubkatzen, zu treffen. Vor dem Hintergrund der verfassungsmässigen Gemeindeautonomie kann ein Kanton in sicherheitspolizeilichen Angelegenheiten nach der hier vertretenen Auffassung nur dann intervenieren und die üblichen verwaltungsrechtlichen Zwangsmittel anstrengen, wenn eine Gemeinde ihrer Pflicht nicht nachkommt. Dasselbe gilt für die Aufsichtsmittel des jeweiligen kantonalen Veterinäramts, sofern diesem durch die kantonale Tierschutzgesetzgebung keine speziellen Kompetenzen eingeräumt werden.