Pestisitlerin çevre kirliliğine olan doğrudan etkisi artık kanıtlanmış bir gerçektir ve olumsuz etkiler birçok farklı şekilde ortaya çıkabilir. Pestisitler, vahşi yaşamla doğrudan temas ederek ölüme veya yaralanmaya neden olabilir. Besin kaynaklarını kirletebilir veya alternatif olarak belirli bireyleri ve bazen de tüm türleri dolaylı olarak tehdit eden diğer kaynakları ortadan kaldırabilirler. İç hormonal düzenlemeyi bozarak fizyolojik ve davranışsal değişikliklere neden olabilirler. Bu etkilerle ilgili yayınlanmış literatür artık önemli ve hem pestisit ürünlerinin geniş kapsamlı etkilerinin kanıtıdır. Tüm pestisit ürünleri, ticari kullanımları için onay verilmeden önce toksisiteleri açısından test edilse de, bunların sahadaki etkilerinin tam olarak anlaşılmasının çözülmesi genellikle uzun yıllar almıştır. Pestisitlerin vahşi yaşam ve çevre üzerindeki tüm kayıtlı etkilerini gözden geçirmek niyetinde değiliz. Veriler tek bir yerde doğru bir şekilde özetlenemeyecek kadar çoktur. Tüm ürünler kayıttan önce geniş çapta test edilir ve bu nedenle WHO sınıflandırmasındaki akut toksisite sınıfları bilinmektedir.

Belirli ürünlerin kullanımına ilişkin kısıtlamalar, hassas bitkileri ve hayvanlar ve ayrıca insanların maruziyetlerini sınırlandırır. Bununla birlikte, pestisitlerin kısıtlamaların sınırları dışında kullanılması veya kısıtlamaların olumsuz bir etki veya nedensel yol beklememesi durumunda sorunlar ortaya çıkabilir. Arılar ve diğer faydalı böcekler, kuşlar, balıklar, amfibiler ve sürüngenler ve memeliler dahil olmak üzere çoğu hayvan sınıfı üzerinde tarlada pestisit doğrudan etkileri gözlemlenmiştir. Bu grupların bireyleri etkilenebilse de, tüm popülasyonlar ve dolayısıyla tüm ekosistemler üzerinde etkilerin olup olmayacağı her zaman açık değildir. Bununla birlikte, bireyler üzerindeki tüm olumsuz etkilerin nüfus etkilerine dönüşmediğini varsaymak da aynı şekilde yanlış olur.

Ekolojik araştırmaların sorunu, modern çiftçiliğin daha geniş etkilerinin veya endüstriyel tarım gibi çevreye yönelik diğer tehditlerin neden olduğu habitatlar ve ekosistemlerdeki temel değişikliklerin değişken bir arka planından (kirlilik veya iklim değişikliği) pestisitlerin spesifik etkilerine zaman ve ilgi ayırmanın çok zor olmasıdır. Örneğin, ABD’nin Sacramento vadisindeki 200.000 hektarlık ekili pirincin drenaj suyundaki pestisitlerin kaçışının bir sonucu olduğu düşünülen, Kaliforniya’daki çizgili levrek ve Chinook somonu bolluğundaki düşüştür. Pirinç çiftçileri tarafından kullanılan ürünlerin bu balıklar için toksik olduğu biliniyor. Son yıllarda pestisit konsantrasyonları toksik seviyesinin altına düştüyse de henüz balık popülasyonlarında eskisi gibi bir artış gözlemlenmedi. Endüstriyel kirleticiler, barajlar ve sapmalar yoluyla su habitatı değişiklikleri, egzotik rekabetçi balık türlerinin ortaya çıkması, gıda kaynaklarındaki değişiklikler ve konut geliştirmeleri gibi diğer faktörler önemli bir rol oynuyor olabilir.

Genel olarak, bireysel ürünlerin bireysel hedef organizmalar üzerindeki etkileri hakkında çok daha fazla şey ve tüm ekosistemler üzerindeki dolaylı veya kümülatif etkiler hakkında çok daha az şey bilinmektedir. Pestisitlerin vahşi yaşam üzerindeki etkilerinin kapsamlı düzenleyici testlere rağmen zaman zaman sürprizlere yol açmasının nedeni budur. Pestisitlerin uzun vadeli etkilerinin en iyi bilinen örneklerinden biri yırtıcı kuşlar ve kalıcı organoklorinlerdir. Nedensellik kurmanın ne kadar zor olduğunu ve bunun ne kadar sürdüğünü açıkça göstermektedir . Kalıcı organoklorinler dünyada yaygın olarak kullanılmaya başladıktan kısa bir süre sonra1940’larda, çeşitli yırtıcı kuş türlerinin popülasyonları hem Kuzey Amerika’da hem de Avrupa’da önemli ölçüde azalmaya başladı. Atmacalar, balıkkartalılar, kel kartallar, peçeli baykuşlar ve kahverengi pelikanlar net bir bölgeyi ve rotayı paylaştılar. Ancak en kötü şöhretli ve belki de en iyi belgelenmiş düşüş Peregrin şahinlerinde yaşandı. 1930’larda ABD’de 5000 ila 9000 adet Peregrin çifti yuva yapıyordu. Düşüşün başlangıcının daha sonra 1940’ların sonlarında olduğu gösterildi ve sayılar, tüm kıtada yalnızca 32 yuvalama çiftinin doğrulanabildiği 1970’lere felaket bir şekilde düşmeye devam etti. Birleşik Krallık’ta düşüş 1950’lere kadar başlamadı. 1961’de İngiltere, kuzeydeki eski seviyelerin yüzde 20’sine ve tarımın çok daha az yoğun olduğu İskoçya’da yüzde 70-90’a düştü. Bu düşüşlerin nedenlerine ilişkin ilk işaretler, kuşbilimcilerin alabalık yetiştiriciliğinin daha az başarılı olmaya başladığını fark etmeye başladığı 1950’lerde ortaya çıktı. İlerleyen süreçte Peregrinlere dair hiçbir yuva bulunmamaya başladı.

Nihayetinde pestisit kullanımının bir süreliğine dahi artmış olması, geri getirilmesi çok zor bir ekolojik dengesizlik yaratmaktadır. Kullanılan ilaçlar yüzünden hem insanların sağlığı bozulurken, doğa da eş zamanlı olarak tahrip edilmektedir.