Dėl sudėtingo žmonių ligų tyrimo pobūdžio daugelis pesticidų ir vėžio tyrimų buvo atlikti laboratorijoje su gyvūnais. Remiantis šiais tyrimais, daugelis pesticidų yra kancerogenai. Be laboratorinių tyrimų, epidemiologiniai tyrimai, tiriantys pesticidų poveikį žemės ūkio darbuotojams, atskleidė stiprų ryšį tarp padidėjusios vėžio rizikos ir pesticidų poveikio. Mokslininkai toliau tiria herbicidus, fungicidus ir insekticidus, kad geriau suprastų ryšį tarp šių pesticidų ir padidėjusios vėžio išsivystymo rizikos. Ryšys tarp pesticidų naudojimo namuose ir vėžio yra dar viena nuolatinių tyrimų sritis.
Chlororganiniai insekticidai, kurių sudėtyje yra dichlordifeniltrichloretano (DDT), heptachloro ir lindano, dešimtmečius buvo įtariami kaip potencialiai kancerogeniški. Nors daugelis šių pesticidų buvo uždrausti daugelyje šalių, kiti vis dar naudojami. Šios cheminės medžiagos turi tendenciją kauptis gyvuose augalų ir gyvūnų audiniuose ir yra patvarios aplinkoje. Maisto mėginiai rodo, kad draudžiamų cheminių medžiagų esama net ir dabartiniame maisto pasiūloje. Kai kurie mokslininkai mano, kad pesticidų poveikis aplinkai per maistą, vandenį ir orą turi įtakos vėžio vystymuisi.
Moterų, sergančių krūties vėžiu, užterštas krūties audinys yra pesticidų ir vėžio ryšio įrodymas. Sergančiame audinyje rastas didesnis nei tikėtasi pesticidų cheminių medžiagų kiekis. Kai kurios vėžio organizacijos teigė, kad nėra pakankamai įrodymų, kad būtų galima nustatyti aiškų ryšį tarp krūties vėžio ir cheminių medžiagų, tokių kaip pesticidai, o kiti mokslininkai teigia, kad yra tvirtas ryšys tarp padidėjusio pesticidų poveikio ir krūties bei kitų vėžio formų. Yra įrodymų, kad tam tikrų pesticidų hormonus imituojančios savybės gali paaiškinti ryšį tarp šių cheminių medžiagų ir padidėjusios hormonams jautrių vėžio formų, tokių kaip krūties, gimdos ir kiaušidžių vėžys, rizikos.
Dideli žemės ūkio darbuotojų epidemiologiniai tyrimai parodė, kad padidėjęs kai kurių pesticidų poveikis padidina melanomos riziką. Saulės poveikis taip pat turi įtakos šio vėžio vystymuisi, todėl sunku įrodyti ryšį tarp pesticidų ir vėžio. Kiti vėžio tipai, susiję su pesticidų naudojimu žemės ūkyje, yra piktybinė limfoma, ne Hodžkino limfoma ir leukemija. Mokslininkai toliau tiria ryšį tarp pesticidų ir plaučių bei kiaušidžių vėžio.
Be žemės ūkio darbuotojų tyrimų, pesticidų naudojimas namuose ir aplinkos poveikis taip pat buvo susijęs su padidėjusia kai kurių vėžio formų rizika. Kai kurie pesticidų produktai, naudojami sode ir namuose, buvo susiję su didesniu vėžio paplitimu. Epidemiologija atskleidė įtariamus ryšius tarp vaikų vėžio ir pesticidų poveikio. Ypatingą susirūpinimą kelia organofosfatiniai insekticidai ir herbicidai. Dėl sudėtingo žmogaus ligų tyrimo pobūdžio esama prieštaringų įrodymų apie daugelį pesticidų ir vėžio sąsajų, įskaitant tyrimus apie chemines medžiagas, kurias dažniausiai naudoja vartotojai namuose.