Tā kā cilvēku slimību pētīšana ir sarežģīta, liela daļa pētījumu, kas saista pesticīdus un vēzi, ir veikti laboratorijā ar dzīvniekiem. Saskaņā ar šiem pētījumiem daudzi pesticīdi ir apstiprināti kā kancerogēni. Papildus laboratorijas pētījumiem epidemioloģiskie pētījumi, kuros pētīta pesticīdu ietekme uz lauksaimniecības darbiniekiem, ir atklājuši ciešu saikni starp paaugstinātu vēža risku un pesticīdu iedarbību. Zinātnieki turpina pētīt herbicīdus, fungicīdus un insekticīdus, lai labāk izprastu saistību starp šiem pesticīdiem un paaugstinātu vēža attīstības risku. Saikne starp pesticīdu lietošanu mājās un vēzi ir vēl viena nepārtrauktu pētījumu joma.
Hlororganisko insekticīdu klase, kas satur dihlordifeniltrihloretānu (DDT), heptahloru un lindānu, ir bijusi aizdomas par potenciāli kancerogēnu gadu desmitiem. Lai gan daudzi no šiem pesticīdiem daudzās valstīs ir aizliegti, citi joprojām tiek izmantoti. Šīm ķīmiskajām vielām ir tendence uzkrāties augu un dzīvnieku dzīvajos audos, un tās ir noturīgas vidē. Pārtikas paraugi liecina, ka aizliegtās ķimikālijas ir pat esošās pārtikas piegādē. Daži pētnieki uzskata, ka pesticīdu iedarbībai uz vidi ar pārtiku, ūdeni un gaisu ir nozīme vēža attīstībā.
Piesārņoti krūts audi sievietēm ar krūts vēzi tiek uzskatīti par saikni starp pesticīdiem un vēzi. Slimajos audos ir konstatēts lielāks pesticīdu ķīmisko vielu līmenis, nekā paredzēts. Dažas vēža organizācijas ir paziņojušas, ka nav pietiekami daudz pierādījumu, lai noteiktu skaidru saikni starp krūts vēzi un ķīmiskām vielām, piemēram, pesticīdiem, savukārt citi pētnieki apgalvo, ka pastāv cieša saikne starp palielinātu pesticīdu iedarbību un krūts un citiem vēža veidiem. Ir daži pierādījumi, ka noteiktu pesticīdu hormonus imitējošās īpašības varētu izskaidrot saikni starp šīm ķīmiskajām vielām un paaugstinātu risku saslimt ar hormoniem jutīgiem vēža veidiem, piemēram, krūts, dzemdes un olnīcu vēzi.
Lieli epidemioloģiskie pētījumi ar lauksaimniecībā nodarbinātajiem ir parādījuši, ka palielināta dažu pesticīdu iedarbība palielina melanomas risku. Saules iedarbībai ir arī nozīme šī vēža attīstībā, tāpēc ir grūti pierādīt saikni starp pesticīdiem un vēzi. Citi vēža veidi, kas saistīti ar pesticīdu lietošanu lauksaimniecībā, ir ļaundabīga limfoma, ne-Hodžkina limfoma un leikēmija. Pētnieki turpina pētīt saikni starp pesticīdiem un plaušu un olnīcu vēzi.
Papildus pētījumiem par lauksaimniecībā nodarbinātajiem, pesticīdu lietošana mājās un vides iedarbība ir saistīta arī ar paaugstinātu dažu vēža veidu risku. Daži pesticīdu produkti, ko izmanto dārzā un mājās, ir saistīti ar lielāku vēža sastopamību. Epidemioloģija ir atklājusi aizdomas par saistību starp bērnu vēzi un pesticīdu iedarbību. Īpašas bažas rada organofosfātu insekticīdi un herbicīdi. Cilvēku slimību izpētes sarežģītības dēļ ir pretrunīgi pierādījumi par daudzām saiknēm starp pesticīdiem un vēzi, tostarp pētījumos par ķimikālijām, ko patērētāji parasti izmanto mājās.