Inimeste haiguste uurimise keerukuse tõttu on suur osa pestitsiide ja vähki seostavatest uuringutest tehtud laboris loomadega. Nende uuringute kohaselt on paljud pestitsiidid kinnitatud kantserogeenidena. Lisaks laboriuuringutele on pestitsiidide mõju põllumajandustöötajatele uurinud epidemioloogilised uuringud avastanud tugeva seose suurenenud vähiriski ja pestitsiididega kokkupuute vahel. Teadlased jätkavad herbitsiidide, fungitsiidide ja insektitsiidide uurimist, et paremini mõista seost nende pestitsiidide ja suurenenud vähiriskide vahel. Seos pestitsiidide kodukasutuse ja vähi vahel on veel üks jätkuvate uuringute valdkond.
Insektitsiidide kloororgaanilist klassi, mis sisaldab diklorodifenüültrikloroetaani (DDT), heptakloori ja lindaani, on aastakümneid kahtlustatud potentsiaalselt kantserogeensena. Kuigi paljud neist pestitsiididest on paljudes riikides keelatud, on teised endiselt kasutusel. Nendel kemikaalidel on kalduvus akumuleeruda taimede ja loomade eluskudedesse ning need on keskkonnas püsivad. Toiduproovid näitavad, et keelatud kemikaale leidub isegi praeguses toiduvarus. Mõned teadlased usuvad, et keskkonna kokkupuude pestitsiididega toidu, vee ja õhu kaudu mängib vähi arengus rolli.
Rinnavähiga naiste saastunud rinnakude on tõend pestitsiidide ja vähi vahelise seose kohta. Haigestunud kudedes on leitud oodatust rohkem pestitsiidide kemikaale. Mõned vähiorganisatsioonid on väitnud, et rinnavähi ja selliste kemikaalide nagu pestitsiidide vahelise selge seose kindlakstegemiseks ei ole piisavalt tõendeid, samas kui teised teadlased väidavad kindlat seost suurenenud pestitsiididega kokkupuute ning rinna- ja muude vähivormide vahel. On tõendeid selle kohta, et teatud pestitsiidide hormoone jäljendavad omadused võivad selgitada seost nende kemikaalide ja hormoontundlike vähivormide (nt rinna-, emaka- ja munasarjavähi) suurenenud riski vahel.
Põllumajandustöötajate ulatuslikud epidemioloogilised uuringud on näidanud, et suurenenud kokkupuude mõnede pestitsiididega suurendab melanoomi riski. Päikese käes viibimine mängib samuti selle vähi tekkes oma osa, muutes selged tõendid pestitsiidide ja vähi vahelise seose kohta keeruliseks. Muud põllumajanduslike pestitsiidide kasutamisega seotud vähivormid on pahaloomuline lümfoom, mitte-Hodgkini lümfoom ja leukeemia. Teadlased uurivad jätkuvalt seost pestitsiidide ning kopsu- ja munasarjavähi vahel.
Lisaks põllumajandustöötajate uuringutele on kodukasutust ja pestitsiididega kokkupuudet keskkonnas seostatud ka suurenenud riskiga mõnede vähivormide tekkeks. Mõned aias ja kodus kasutatavad pestitsiidid on seostatud suurema vähktõve esinemissagedusega. Epidemioloogia on avastanud kahtlustatavad seosed laste vähktõve ja pestitsiididega kokkupuute vahel. Eriti murettekitavad on orgaanilised fosfaat-insektitsiidid ja herbitsiidid. Inimeste haiguste uurimise keerukuse tõttu on paljude pestitsiidide ja vähi vaheliste seoste kohta vastuolulisi tõendeid, sealhulgas uuringutes kemikaalide kohta, mida tarbijad sageli kodus kasutavad.