Den mest almindelige metode til skadedyrsbekæmpelse er brugen af pesticider – kemiske stoffer, der enten dræber skadedyr eller hæmmer deres udvikling. Pesticider klassificeres ofte efter det skadedyr, de er beregnet til at bekæmpe. For eksempel anvendes insekticider til at bekæmpe insekter, herbicider til at bekæmpe planter, fungicider til at bekæmpe svampe, rodenticider til at bekæmpe gnavere, avicider til at bekæmpe fugle og baktericider til at bekæmpe bakterier. Pesticider omfatter også kemosterilanter og vækstregulatorer, som bruges til at forstyrre skadedyrets normale reproduktion eller udvikling.

Kemisk bekæmpelse af skadedyr begyndte sandsynligvis med giftige planteforbindelser. I det 18. og 19. århundrede malede landmænd visse planter, der var giftige for insekter eller gnavere – planter som krysantemum eller tobak – til jorden. Plante-“suppen” blev derefter anvendt direkte på enten afgrøderne eller skadedyrene. Senere opdagede kemikere, at de kunne udvinde de giftige forbindelser fra disse giftige planter og anvende forbindelserne som flydende sprays. Kemikalier som nikotin, petroleum, stenkulstjære, creosot, terpentin og pyrethrum (udvundet af en type krysantemum) blev efterhånden udvundet til brug som sprøjtemidler. Organiske forbindelser som disse blev med tiden erstattet af mere effektive uorganiske kemikalier, herunder arsenik, kalk, svovl, stryknin og cyanid.

Med fremkomsten af syntetiske organiske forbindelser under Anden Verdenskrig skete der en dramatisk ændring i skadedyrsbekæmpelsen. Opdagelsen af de insekticide egenskaber ved de syntetiske forbindelser DDT (dichlordiphenyltrichlorethan) – som blev udbredt mod sygdomsspredende insekter – under krigen og BHC (benzenhexachlorid) gjorde forestillingen om skadedyrsfrie afgrøder realistisk. Udviklingen af en anden syntetisk organisk forbindelse, det selektive herbicid 2,4-D (2,4-dichlorphenoxyeddikesyre), førte til udviklingen af andre selektive herbicider.

Med opdagelsen af DDT, 2,4-D og BHC begyndte forskerne at udvikle andre syntetiske organiske pesticider, især vækstregulatorer, kemosterilanter, pyrethroider (forbindelser med insektdræbende egenskaber, der ligner pyrethrums) og organofosfatkemikalier. Denne forskning blev udvidet for at udvikle andre, ikke-kemiske metoder til skadedyrsbekæmpelse, efter at man blev opmærksom på pesticiders skadelige persistens i miljøet. I 1950’erne opdagede man, at DDT og dets beslægtede forbindelser ikke let nedbrydes i miljøet. DDT’s høje stabilitet fører til, at det ophobes i insekter, som udgør andre dyrs føde. Disse høje niveauer af DDT har giftige virkninger på dyr, især på visse fugle og fisk. Forskere har også fundet ud af, at mange insektarter hurtigt udvikler populationer, der er resistente over for pesticidet. (Se også økologi; miljøforurening.)

I 1960’erne var værdien af DDT som insektmiddel faldet, og i 1970’erne blev der indført strenge restriktioner for brugen af DDT. I USA krævede Federal Environmental Pesticide Control Act of 1972 og Federal Insecticide, Fungicide, and Rodenticide Act, der blev vedtaget i 1972, at pesticidproducenterne skulle foretage videnskabelige tests af den biologiske aktivitet, defekthed, persistens og toksicitet af ethvert nyt pesticid, før kemikaliet kunne markedsføres. I slutningen af 1980’erne var de gennemsnitlige omkostninger ved at udvikle og registrere et pesticidprodukt 10 millioner dollars. I 1960’erne og 1970’erne blev der i offentligheden rejst indvendinger mod den vilkårlige brug af pesticider. Miljøbeskyttelsesagenturet (EPA) blev oprettet i 1970 for at fastslå tidligere skader og mulige fremtidige skader, der kunne opstå på miljøet som følge af udbredt brug af pesticider, og for at opstille programmer til bekæmpelse af miljøproblemer.

Et alternativt koncept for integreret skadedyrsbekæmpelse blev vedtaget for mange skadedyr i landbruget. Denne tilgang omfatter ikke-kemiske skadedyrsbekæmpelsesmetoder, herunder udelukkelse af afgrøder, vekseldrift, sanering og biologisk bekæmpelse. Disse metoder supplerer andre skadedyrsbekæmpelsesprogrammer, der har til formål at minimere brugen af pesticider.