แต่การใช้ยาฆ่าแมลงยังส่งผลให้เกิดปัญหาร้ายแรงหลายประการ ที่สำคัญคือ การปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมและการพัฒนาของความต้านทานในสายพันธุ์ศัตรูพืช เนื่องจากยาฆ่าแมลงเป็นสารประกอบที่มีพิษ จึงอาจส่งผลเสียต่อสิ่งมีชีวิตอื่นๆ นอกเหนือจากแมลงที่เป็นอันตราย การสะสมของยาฆ่าแมลงบางชนิดในสิ่งแวดล้อมอาจเป็นภัยคุกคามร้ายแรงต่อทั้งสัตว์ป่าและมนุษย์ ยาฆ่าแมลงหลายชนิดมีอายุสั้นหรือถูกเผาผลาญโดยสัตว์ที่กินเข้าไป แต่บางชนิดก็อยู่ได้นาน และเมื่อใช้ในปริมาณมาก สารฆ่าแมลงจะแพร่กระจายไปทั่วสิ่งแวดล้อม เมื่อใช้ยาฆ่าแมลง ยาฆ่าแมลงส่วนใหญ่จะลงสู่ดิน และน้ำใต้ดินอาจปนเปื้อนจากการฉีดพ่นโดยตรงหรือไหลบ่ามาจากพื้นที่บำบัด สารปนเปื้อนหลักในดินคือคลอรีนไฮโดรคาร์บอน ยาฆ่าแมลง เช่น ดีดีที อัลดริน ไดลดริน เฮปตะคลอร์ และ BHC เนื่องจากการฉีดพ่นซ้ำหลายครั้ง สารเคมีเหล่านี้สามารถสะสมในดินในปริมาณที่มากอย่างน่าประหลาดใจ (10–112 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ [10–100 ปอนด์ต่อเอเคอร์]) และผลกระทบต่อสัตว์ป่าจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อพวกมันกลายเป็นส่วนหนึ่งของห่วงโซ่อาหาร ความเสถียรของดีดีทีและญาติของมันนำไปสู่การสะสมของพวกมันในเนื้อเยื่อร่างกายของแมลงซึ่งเป็นอาหารของสัตว์อื่น ๆ ในห่วงโซ่อาหารที่อยู่สูงขึ้นไป โดยมีผลกระทบที่เป็นพิษต่อสารตัวหลัง โดยปกติแล้วนกล่าเหยื่อ เช่น นกอินทรี เหยี่ยว และเหยี่ยวจะได้รับผลกระทบรุนแรงที่สุด และการลดลงของจำนวนประชากรอย่างรุนแรงนั้นเป็นผลมาจากผลกระทบของดีดีทีและญาติของมัน ด้วยเหตุนี้ การใช้สารเคมีดังกล่าวจึงเริ่มถูกจำกัดในทศวรรษที่ 1960 และห้ามใช้ทันทีในทศวรรษที่ 1970 ในหลายประเทศ