Ze względu na złożoną naturę badania chorób ludzi, wiele badań łączących pestycydy i nowotwory przeprowadzono w laboratorium na zwierzętach. Według tych badań wiele pestycydów to potwierdzone czynniki rakotwórcze. Oprócz badań laboratoryjnych, badania epidemiologiczne badające wpływ pestycydów na pracowników rolnych ujawniły silny związek między zwiększonym ryzykiem zachorowania na raka a narażeniem na pestycydy. Naukowcy nadal badają herbicydy, fungicydy i insektycydy, aby lepiej zrozumieć związek między tymi pestycydami a zwiększonym ryzykiem zachorowania na raka. Związek między domowym stosowaniem pestycydów a rakiem to kolejny obszar ciągłych badań.
Od dziesięcioleci podejrzewano, że insektycydy zawierające dichlorodifenylotrichloroetan (DDT), heptachlor i lindan są chloroorganiczne. Chociaż wiele z tych pestycydów zostało zakazanych w wielu krajach, inne są nadal w użyciu. Substancje te mają tendencję do gromadzenia się w żywych tkankach roślin i zwierząt oraz utrzymują się w środowisku. Próbki żywności pokazują, że zakazane chemikalia są nawet obecne w obecnych zapasach żywności. Niektórzy badacze uważają, że narażenie środowiska na pestycydy poprzez żywność, wodę i powietrze odgrywa rolę w rozwoju raka.
Zanieczyszczona tkanka piersi u kobiet z rakiem piersi jest dowodem na związek między pestycydami a rakiem. W chorej tkance wykryto wyższe niż oczekiwano poziomy pestycydów. Niektóre organizacje zajmujące się rakiem stwierdziły, że nie ma wystarczających dowodów, aby ustalić wyraźny związek między rakiem piersi a chemikaliami, takimi jak pestycydy, podczas gdy inni badacze twierdzą, że istnieje silny związek między zwiększonym narażeniem na pestycydy a nowotworami piersi i innymi nowotworami. Istnieją dowody na to, że właściwości niektórych pestycydów naśladujące działanie hormonów mogą wyjaśniać związek między tymi chemikaliami a zwiększonym ryzykiem nowotworów wrażliwych na hormony, takich jak rak piersi, macicy i jajnika.
Duże badania epidemiologiczne pracowników rolnych wykazały, że zwiększone narażenie na niektóre pestycydy wydaje się zwiększać ryzyko czerniaka. Ekspozycja na słońce również odgrywa rolę w rozwoju tego nowotworu, co sprawia, że wyraźny dowód na związek między pestycydami a rakiem jest trudny. Inne nowotwory związane ze stosowaniem pestycydów w rolnictwie obejmują chłoniaka złośliwego, chłoniaka nieziarniczego i białaczkę. Naukowcy nadal badają związek między pestycydami a rakiem płuc i jajników.
Oprócz badań pracowników rolnych, stosowanie w domu i narażenie środowiska na pestycydy są również powiązane ze zwiększonym ryzykiem niektórych nowotworów. Niektóre produkty pestycydowe stosowane w ogrodzie i domu są związane z większą zachorowalnością na raka. Epidemiologia odkryła podejrzane powiązania między nowotworami wieku dziecięcego a narażeniem na pestycydy. Szczególne obawy budzą insektycydy i herbicydy fosforoorganiczne. Ze względu na złożony charakter badania chorób ludzi istnieją sprzeczne dowody na wiele powiązań między pestycydami a rakiem, w tym badania chemikaliów powszechnie stosowanych przez konsumentów w domu.