Antigamente, resíduos humanos criavam os maiores problemas de poluição. Agora existem mais de 80.000 produtos químicos em uso, e a maioria não foi testada para impactos ambientais ou de saúde. Apenas 1.400 foram testados e considerados prejudiciais.
Poluição química está associada a disrupções de ecossistemas, cânceres, defeitos congênitos e deficiências de aprendizagem. Rotas de exposição aumentaram exponencialmente devido ao problema da microtoxicidade geral, ou seja, a difusão de muitos produtos químicos em pequenas quantidades pelo ar, água e solo.
Poluição química tornou-se um problema global após a Segunda Guerra Mundial, quando dois produtos químicos principais entraram em uso geral: bifenilos policlorados (PCBs) e diclorodifeniltricloroetano (DDT). Ambos foram descobertos posteriormente como altamente cancerígenos e não biodegradáveis, mas até então já haviam sido dispersos em enormes quantidades no meio ambiente, onde podiam circular e recircular. Mesmo com estes dois contos de advertência históricos, novos produtos químicos têm sido produzidos e usados implacavelmente.
Além de exposições locais de poluição química, existe um tipo de poluição química que promete ter muitas consequências imprevisíveis para toda a biosfera: poluição oceânica. A catástrofe Deepwater Horizon trouxe este problema em relevo ousado, quando os produtos químicos no petróleo jorrando criaram um problema, então dispersantes tóxicos usados para "decompor" o óleo agravaram o problema. Mas até aquele desastre, apenas 12% da poluição química oceânica era de vazamentos de óleo. A nova preocupação é que plásticos, contabilizando milhões de toneladas não contadas de lixo nos oceanos, se dissolvem em vários produtos químicos após contato sustentado com água do mar, especificamente trimer de estireno e bisfenol A (BPA). BPA afeta sistemas reprodutivos de mamíferos, e estireno é cancerígeno.