AndroidでJUnit4とJUnit3.8やEspressoを併用する方法 ref: http://qiita.com/AbeHaruhiko/items/5416120c8a933f0b8147

AndroidManifest.xml

<manifest>
    <!-- 下記以外は省略しています -->
    <instrumentation
        android:name="com.google.android.apps.common.testing.testrunner.GoogleInstrumentationTestRunner"
        android:targetPackage="your.app.package" />
</manifest>

build.gradle

android {
    defaultConfig {
        // testInstrumentationRunnerの指定を削除する。
        // 各flavor内で指定するため。
    }

    productFlavors {
        // JUnit4用のflavor
        junit4Test {
            // AndroidManifest.xmlで指定する場合は、下記設定は省略可。（junit4Test{} のみ記述）
            testInstrumentationRunner "com.uphyca.testing.JUnit4InstrumentationTestRunner"
        }
        // Espresso用のflavor
        espressoTest {
            // AndroidManifest.xmlで指定する場合は、下記設定は省略可。（espressoTest{} のみ記述）
            testInstrumentationRunner "com.google.android.apps.common.testing.testrunner.GoogleInstrumentationTestRunner"
        }
    }

    dependencies {
        // Espresso関連jar
        //  参考: "https://code.google.com/p/android-test-kit/wiki/Espresso#To_use_Espresso_without_dependencies"
        // mockitoを使う場合は、hamcrest-core、hamcrest-integrationは入れないらしい。
        //  参考: "http://y-anz-m.blogspot.jp/2013/11/android-ui-testing-framework-espresso.html"
        // mockitoを使わないなら、standalone版のespresso-1.1-bundled.jarだけ下記libsに入れればOK。
        espressoTestCompile fileTree(dir: 'src/espressoTest/libs', include: '*.jar');
        espressoTestCompile 'com.google.guava:guava:14.0.1',
                'com.squareup.dagger:dagger:1.1.0',
                'org.hamcrest:hamcrest-core:1.1',
                'org.hamcrest:hamcrest-integration:1.1',
                'org.hamcrest:hamcrest-library:1.1'

        // JUnit4, mockito 関連jar
        junit4TestCompile ("org.mockito:mockito-core:1.9.5")
        junit4TestCompile ("com.google.dexmaker:dexmaker-mockito:1.+")
        junit4TestCompile ("junit:junit:4.+")
        junit4TestCompile ("com.uphyca:android-junit4:+")
    }
}