农药的使用，必然会影响自然界的生物群落和生态体系。敏感种群逐渐减少或消失，抗性种增多或加强，处在食物链较高位置的捕食性鱼类、鸟类或野生动物会富集大量的高残留农药导致死亡，打破了自然界相互制约的作用。
（一）对昆虫的影响
有的农药造成了防治对象的再增猖獗，主要就是在消灭害虫的同时，也杀死了宁们的天敌，打乱了害虫与它们的寄生者或捕食者之间的平衡，害虫大量死亡，益虫缺乏食物难于恢复，而害虫却有丰富的食料而得到发展，破坏了生态系的自然平衡，就可能造成害虫的再增猖獗。过去在稻田多次使用化学农药防治稻飞虱，大量杀伤了飞虱天敌稻田蜘蛛，引起了飞虱大暴发。因此，使用化学农药必须注意对害虫天敌的影响。
（二）对水生生物的毒性
水生生物中以鱼、虾为最重要。鱼类对农药反应敏感，各种农药对鱼类的毒性差别较大，农药对哺乳动物的急性与对鱼类的不一致。有机磷农药对哺乳动物的急性毒性高，但对鱼类的毒性远低于有机氯和菊酯类农药。菊酯类农药如溴氰菊酯对鱼类的毒性为高毒级，一旦进入水域，对鱼类和其他水生生物的危害极大，因此，限制了它们在稻田的使用。稻区使用甲胺磷、克百威等剧毒农药，也要禁止立即将水排入河塘。有的农药脂溶性太高，易于被鱼类富集如DDT，亦易引起鱼类的慢性中毒。
（三）对土壤生物的影响
使用农药会对土壤生物产生各种影响，土壤生物也可对农药进行分解。蚯蚓是土壤中的重要生物，在植物养分循环中起重要作用，并且对改善土壤团粒结构有利，在食物链中是生要的环节，许多鸟和哺乳动物以蚯蚓为食料，但土壤中的有些农药如甲拌磷、克百威可使蚯蚓大大减少，或者蚯蚓会富集农药使许多鸟和哺乳动物中毒致死。
（四）对其他生物的影响
家蚕对农药十分敏感，如水稻和蚕桑混种地区，稻田用杀虫双喷雾，就会污染桑树，毒死家蚕，菊酯类农药对家蚕的毒性亦很大。蜜蜂对农药也是十分敏感的，在作物花期施农药，蜜蜂会吸食有毒的花蜜和水而造成大批的死亡。另外，鸟类以带毒昆虫和蚯蚓为食或误食发表的毒饵、药粒、农药处理过的种子，会出现死鸟，或通过食物链富集影响鸟繁殖，使鸟类数量减少。
