Большинство пестицидов открыто чисто эмпирически методом проб и ошибок или же в результате случайных наблюдений. Не всегда поэтому известно, каким именно способом вызывают пестициды гибель тех или иных организмов. Токсичность определенного пестицида может сильно варьировать для организмов, относящихся к разным систематическим группам, а иногда существенно различаться даже по отношению к близкородственным видам. Так например, в случае ДДТ LD₅₀ для овцы (при расчете на единицу массы тела) больше, чем для крысы. У некоторых видов представители разных полов обладают различной чувствительностью к пестицидам: так, для самцов мышей LD₅₀ по ДДТ составляет 500 мг⋅кг^-1, а для самок-550 мг⋅кг^-1. Эти различия в реакции на пестициды у отдельных организмов, особенно у представителей разных таксонов, могут быть использованы практически: к примеру, произрастающие среди посевов хлебных злаков сорняки двудольных могут быть уничтожены без нанесения заметного вреда возделываемым растениям и потребляющим их людям. Блохи и другие паразитические насекомые могут быть истреблены пестицидами так, чтобы не пострадали при этом хозяева-млекопитающие. Однако к заключению о безвредности того или иного пестицида надо подходить с крайней осторожностью. Недавние сообщения о заболеваниях рабочих, имевших многолетние контакты с фосфорорганическими соединениями[24], используемыми, например, в жидкостях для уничтожения паразитов на овцах, заставляют радикально пересмотреть установленные ранее санитарные нормы. Пока, в силу недавнего появления большинства пестицидов, еще крайне слабо изучены долгосрочные последствия длительного употребления даже малых доз пестицидов и, возможно, синэргические эффекты при контактах их с другими загрязнителями или с переносчиками заболеваний. В настоящее время все более возрастает озабоченность по поводу того, что "безвредные" следовые количества пестицидов (или продуктов их переработки), остающиеся в продуктах питания, хотя и не оказывают прямого токсического (не говоря уж о летальном) воздействия, могут тем не менее снижать устойчивость организмов к различным заболеваниям или же, переходя по пищевым цепям, накапливаться до опасных концентраций. В частности, именно присутствие пестицидов (особенно так называемых ПХБ-полихлорбифенилов) в Северном море способствовало, по мнению многих ученых, быстрому распространению летом 1988 г. вирусного заболевания в популяции обыкновенного тюленя.

В практике сельского хозяйства серьезные экономические проблемы могут возникать при воздействии пестицидов не только на виды-вредители, но и на виды, являющиеся хищниками по отношению к данным вредителям. Хорошим примером может быть история применения ДДТ для борьбы с бабочкой репницей (Pieris rарае), гусеницы которой наносят вред брюссельской капусте. Первоначально использование пестицида казалось успешным, но затем на обработанных территориях численность гусениц стала даже превышать ту, что отмечалась на контрольных (не обработанных) участках. Данный эффект еще более усиливался при повторных применениях ДДТ с целью регулирования новых вспышек численности вредителя. Изучение всей этой агроэкосистемы показало, что концентрация пестицидов на листьях быстро снижалась, благодаря росту уже существующих листьев и образованию новых. Однако содержание пестицидов в почве оставалось высоким, особенно при запашке остатков возделываемых растений. В результате яйца, отложенные после распыления пестицидов взрослыми особями, прилетевшими с других территорий, оказывались вне опасности, тогда как главные хищники, нападающие на гусениц репницы, а именно обитающий в почве жук Harpalus rufipes и сенокосец Phalangium opilio, существенно снижали свою численность и пищевую активность. Таким образом, пресс хищников значительно ослабевал, а численность гусениц начинала превышать уровень, наблюдавшийся до обработки пестицидами. Дальнейшее использование ДДТ еще более усугубило эту ситуацию.