Karena sifat kompleks mempelajari penyakit manusia, banyak penelitian yang menghubungkan pestisida dan kanker telah dilakukan di laboratorium dengan hewan. Menurut penelitian ini, banyak pestisida dikonfirmasi sebagai karsinogen. Selain studi laboratorium, penelitian epidemiologi mempelajari efek pestisida pada pekerja pertanian telah menemukan hubungan yang kuat antara peningkatan risiko kanker dan paparan pestisida. Para ilmuwan terus meneliti herbisida, fungisida dan insektisida untuk lebih memahami hubungan antara pestisida ini dan peningkatan risiko kanker. Hubungan antara penggunaan pestisida di rumah dan kanker adalah bidang penelitian lanjutan lainnya.
Insektisida golongan organoklorin yang mengandung dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT), heptaklorin dan lindane, telah diduga berpotensi karsinogenik selama beberapa dekade. Meskipun banyak dari pestisida ini telah dilarang di banyak negara, yang lain masih digunakan. Bahan kimia ini memiliki kecenderungan untuk terakumulasi dalam jaringan hidup tumbuhan dan hewan dan persisten di lingkungan. Sampel makanan menunjukkan bahwa bahan kimia terlarang bahkan ada dalam pasokan makanan saat ini. Beberapa peneliti percaya paparan lingkungan terhadap pestisida melalui makanan, air dan udara berperan dalam perkembangan kanker.
Jaringan payudara yang terkontaminasi pada wanita dengan kanker payudara ditempatkan sebagai bukti adanya hubungan antara pestisida dan kanker. Tingkat bahan kimia pestisida yang lebih tinggi dari yang diharapkan telah ditemukan di jaringan yang sakit. Beberapa organisasi kanker telah menyatakan tidak ada cukup bukti untuk menetapkan hubungan yang jelas antara kanker payudara dan bahan kimia seperti pestisida, sementara peneliti lain mengklaim hubungan yang kuat antara peningkatan paparan pestisida dan kanker payudara dan kanker lainnya. Ada beberapa bukti bahwa sifat peniru hormon dari pestisida tertentu mungkin menjelaskan hubungan antara bahan kimia ini dan peningkatan risiko kanker sensitif hormon seperti kanker payudara, rahim, dan ovarium.
Studi epidemiologi besar pekerja pertanian telah menunjukkan bahwa peningkatan paparan beberapa pestisida tampaknya meningkatkan risiko melanoma. Paparan sinar matahari juga berperan dalam perkembangan kanker ini, membuat bukti yang jelas tentang hubungan antara pestisida dan kanker menjadi sulit. Kanker lain yang terkait dengan penggunaan pestisida pertanian termasuk limfoma ganas, limfoma non-Hodgkin, dan leukemia. Para peneliti terus meneliti hubungan antara pestisida dan kanker paru-paru dan ovarium.
Selain penelitian terhadap pekerja pertanian, penggunaan di rumah dan paparan pestisida di lingkungan juga telah dikaitkan dengan peningkatan risiko beberapa jenis kanker. Beberapa produk pestisida yang digunakan di kebun dan rumah telah dikaitkan dengan insiden kanker yang lebih besar. Epidemiologi telah menemukan dugaan hubungan antara kanker masa kanak-kanak dan paparan pestisida. Insektisida dan herbisida organofosfat menjadi perhatian khusus. Karena sifat kompleks mempelajari penyakit manusia, ada bukti yang bertentangan untuk banyak hubungan antara pestisida dan kanker, termasuk dalam studi bahan kimia yang biasa digunakan oleh konsumen di sekitar rumah.