Les composés têtes de séries générés lors de la phase HTL sont alors optimisés pour les rendre plus efficaces et plus sûrs. Des efforts SAR plus intenses sont mis sur les meilleurs composés têtes de série ou séries de composés champions afin de générer des centaines de variations différentes ou leurs analogues.
Les chimistes et les biologistes travaillent en étroite collaboration pour produire ces analogues et immédiatement les tester et retester dans des essais biologiques.