Düngemittel können die Ernteerträge erheblich steigern, aber sie können auch Umweltverschmutzung verursachen und das Nährstoffgleichgewicht im Boden beeinträchtigen. Übermäßiger Düngerabfluss kann zu Eutrophie in Bächen und Gewässern führen, was zu einer solchen Überfülle an Nährstoffen, die Algen und andere Mikroorganismen unkontrolliert verbreiten. Die übermäßige Verwendung von Dünger kann das Land auch mit anorganischen Chemikalien sättigen, die in den Grundwasserspiegel gelangen können.
Viele synthetische Düngemittel sind stark von Erdöl abhängig, einer nicht erneuerbaren Ressource. Die Nebenprodukte dieser Düngemittel können auch in Bäche und Flüsse ablaufen, wo sie zu Schadstoffen zerfallen und den Ammoniak- und Methangehalt erhöhen. Eine 2007 durchgeführte Studie über Lachse in Flüssen in der Nähe von Portland, Oregon, fand Dutzende von synthetischen Chemikalien in den Geweben und Organen der Fische.
Organische Düngemittel können bei übermäßigem Gebrauch ebenfalls gefährlich sein. Zu viele Nährstoffe im Grundwasserspiegel fördern das Algenwachstum, das den natürlichen Sauerstoff in den Gewässern verbrauchen kann. Die Erschöpfung des Sauerstoffgehalts kann Fische und Wildtiere töten, und einige Algenarten setzen sogar Giftstoffe in das Wasser frei, die für Menschen und größere Tiere schädlich sein können. Im August 2014 machte eine giftige Algenblüte direkt über der städtischen Wasserversorgung von Toledo, Ohio, die Trinkwasserversorgung der gesamten Stadt unsicher.
