Les effets retardés sont plus difficiles à repérer que les effets aigus. Depuis près de trente ans, les maladies potentiellement liées aux expositions à long terme aux pesticides sont essentiellement étudiées dans les populations professionnellement exposées.
La détermination des impacts des pesticides sur la santé repose sur la mise en évidence d’effets chez les personnes exposées par rapport à des personnes non exposées (on parle d’approche épidémiologique). Cette approche permet d'étudier l'impact des différents facteurs (comportements, habitudes de vie...) sur la survenue d'une maladie.
La plupart des connaissances épidémiologiques sont issues de comparaisons entre les agriculteurs et les autres catégories socio-professionnelles. Les travaux les plus nombreux concernent les cancers, mais les épidémiologistes travaillent également sur des liens possibles entre les pesticides et les troubles de la reproduction ou entre les pesticides et les troubles neurologiques.
Il existe peu de publications françaises ou européennes sur le sujet, les principaux travaux ayant été conduits en Amérique du Nord. Toutefois, depuis quelques années, des études de ce type ce sont mises en place en France et devraient permettre d'améliorer notre connaissance sur les effets retardés dûs à une exposition aux pesticides.