Koska ihmisten sairauksien tutkiminen on monimutkaista, suuri osa torjunta -aineiden ja syövän yhdistävästä tutkimuksesta on tehty laboratoriossa eläinten kanssa. Näiden tutkimusten mukaan monet torjunta -aineet ovat vahvistettuja karsinogeenejä. Laboratoriotutkimusten lisäksi torjunta -aineiden vaikutuksia maataloustyöntekijöihin tutkiva epidemiologinen tutkimus on paljastanut vahvan yhteyden lisääntyvän syöpäriskin ja torjunta -aineille altistumisen välillä. Tutkijat tutkivat edelleen rikkakasvien, sieni- ja hyönteismyrkkyjä ymmärtääkseen paremmin näiden torjunta -aineiden välisen yhteyden ja lisääntyneet riskit syövän kehittymiselle. Torjunta -aineiden kotikäytön ja syövän välinen yhteys on toinen jatkuva tutkimusalue.
Organoklooriryhmän hyönteismyrkkyluokkaa, joka sisältää diklooridifenyylitrihiklorietaania (DDT), heptaklooria ja lindaania, on epäilty mahdollisesti syöpää aiheuttavaksi vuosikymmenien ajan. Vaikka monet näistä torjunta -aineista on kielletty lukuisissa maissa, toiset ovat edelleen käytössä. Näillä kemikaaleilla on taipumus kerääntyä kasvien ja eläinten eläviin kudoksiin ja ne ovat pysyviä ympäristössä. Elintarvikenäytteet osoittavat, että kielletyt kemikaalit ovat jopa läsnä nykyisessä elintarviketarjonnassa. Jotkut tutkijat uskovat, että ympäristön altistuminen torjunta -aineille ruoan, veden ja ilman kautta vaikuttaa syövän kehittymiseen.
Rintasyöpää sairastavien naisten saastunut rintakudos on todiste torjunta -aineiden ja syövän välisestä yhteydestä. Sairastuneesta kudoksesta on löydetty odotettua korkeampia torjunta -aineiden pitoisuuksia. Jotkut syöpäjärjestöt ovat todenneet, ettei ole riittävästi todisteita selkeän yhteyden luomiseksi rintasyövän ja kemikaalien, kuten torjunta -aineiden, välillä, kun taas toiset tutkijat väittävät, että torjunta -aineiden lisääntyvän altistuksen ja rintojen ja muiden syöpien välillä on kiinteä yhteys. On joitakin todisteita siitä, että tiettyjen torjunta-aineiden hormonia jäljittelevät ominaisuudet voivat selittää näiden kemikaalien välisen yhteyden ja lisääntynyt riski hormoniherkille syöpille, kuten rinta-, kohdu- ja munasarjasyövälle.
Maataloustyöntekijöiden laajat epidemiologiset tutkimukset ovat osoittaneet, että joidenkin torjunta -aineiden lisääntynyt altistuminen näyttää lisäävän melanooman riskiä. Auringon altistuminen vaikuttaa myös tämän syövän kehittymiseen, mikä tekee selväksi todisteeksi torjunta -aineiden ja syövän välisestä yhteydestä. Muita maatalouden torjunta-aineiden käyttöön liittyviä syöpiä ovat pahanlaatuinen lymfooma, non-Hodgkinin lymfooma ja leukemia. Tutkijat tutkivat edelleen yhteyttä torjunta -aineiden ja keuhko- ja munasarjasyövän välillä.
Maataloustyöntekijöiden tutkimusten lisäksi kotikäyttö ja torjunta -aineille altistuminen ympäristölle on myös yhdistetty joidenkin syöpien lisääntyneeseen riskiin. Joihinkin puutarhassa ja kotona käytettäviin torjunta -aineisiin on liittynyt enemmän syöpää. Epidemiologia on paljastanut epäiltyjä yhteyksiä lapsuuden syöpien ja torjunta -aineille altistumisen välillä. Orgaaniset fosfaattihyönteiset ja rikkakasvien torjunta -aineet ovat erityisen huolestuttavia. Ihmissairauksien tutkimuksen monimutkaisuuden vuoksi on olemassa ristiriitaisia todisteita monista torjunta -aineiden ja syövän välisistä yhteyksistä, mukaan lukien tutkimukset kemikaaleista, joita kuluttajat käyttävät yleisesti kotona.