De meest gebruikte methode van ongediertebestrijding is het gebruik van pesticiden – chemische stoffen die ofwel ongedierte doden ofwel hun ontwikkeling remmen. Pesticiden worden vaak ingedeeld naar de plaag die zij moeten bestrijden. Zo worden insecticiden gebruikt om insecten te bestrijden; herbiciden om planten te bestrijden; fungiciden, schimmels; rodenticiden, knaagdieren; aviciden, vogels; en bactericiden om bacteriën te bestrijden. Pesticiden omvatten ook chemosterilants en groeiregulatoren, die worden gebruikt om de normale voortplanting of ontwikkeling van het ongedierte te verstoren.

Chemische bestrijding van ongedierte begon waarschijnlijk met giftige plantaardige verbindingen. In de 18e en 19e eeuw vermaalden boeren bepaalde planten die giftig waren voor insecten of knaagdieren – planten zoals chrysanten of tabak. De plantensoep werd dan rechtstreeks op de gewassen of de plaaginsecten aangebracht. Chemici ontdekten later dat zij de giftige verbindingen uit deze giftige planten konden extraheren en deze als vloeibare sprays konden toepassen. Chemische stoffen zoals nicotine, petroleum, koolteer, creosoot, terpentijn en pyrethrum (verkregen uit een soort chrysant) werden uiteindelijk geëxtraheerd voor gebruik als sprays. Organische verbindingen zoals deze werden uiteindelijk vervangen door effectievere anorganische chemicaliën, waaronder arsenicum, kalk, zwavel, strychnine en cyanide.

Met de komst van synthetische organische verbindingen tijdens de Tweede Wereldoorlog vond een dramatische verandering plaats in de bestrijding van ongedierte. De ontdekking van de insectendodende eigenschappen van de synthetische verbindingen DDT (dichloordifenyltrichloorethaan) – dat op grote schaal werd gebruikt tegen ziekteverspreidende insecten – tijdens de oorlog en BHC (benzeenhexachloride) maakte het idee van plaagvrije gewassen realistisch. De ontwikkeling van een andere synthetische organische verbinding, het selectieve herbicide 2,4-D (2,4-dichloorfenoxyazijnzuur), leidde tot de ontwikkeling van andere selectieve herbiciden.

Met de ontdekking van DDT, 2,4-D en BHC begonnen onderzoekers andere synthetische organische pesticiden te ontwikkelen, met name groeiregulatoren, chemosterilanten, pyrethroïden (verbindingen met insectendodende eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van pyrethrum), en organofosfaatchemicaliën. Dit onderzoek werd uitgebreid met het oog op de ontwikkeling van andere, niet-chemische, methoden voor de bestrijding van ongedierte, nadat de schadelijke persistentie van pesticiden in het milieu was erkend. In de jaren vijftig werd ontdekt dat DDT en zijn verwante verbindingen niet gemakkelijk in het milieu worden afgebroken. De grote stabiliteit van DDT leidt ertoe dat het zich ophoopt in insecten die het voedsel van andere dieren vormen. Deze hoge niveaus van DDT hebben toxische effecten op dieren, met name bepaalde vogels en vissen. Wetenschappers ontdekten ook dat veel insectensoorten snel populaties ontwikkelen die resistent zijn tegen het bestrijdingsmiddel. (Zie ook ecologie; milieuvervuiling.)

Tegen de jaren zestig was de waarde van DDT als insecticide afgenomen, en in de jaren zeventig werden strenge beperkingen opgelegd aan het gebruik ervan. In de Verenigde Staten verplichtten de in 1972 aangenomen Federal Environmental Pesticide Control Act en de Federal Insecticide, Fungicide, and Rodenticide Act fabrikanten van bestrijdingsmiddelen tot het uitvoeren van wetenschappelijke tests naar de biologische activiteit, het gebrek aan werking, de persistentie en de toxiciteit van elk nieuw bestrijdingsmiddel voordat de chemische stof op de markt mocht worden gebracht. Aan het eind van de jaren tachtig bedroegen de gemiddelde kosten voor de ontwikkeling en registratie van een bestrijdingsmiddel 10 miljoen dollar. In de jaren zestig en zeventig rezen er bij het publiek bezwaren tegen het ongedifferentieerde gebruik van pesticiden. In 1970 werd het Environmental Protection Agency (EPA) opgericht om na te gaan welke schade in het verleden was aangericht en welke schade in de toekomst zou kunnen ontstaan aan het milieu als gevolg van het wijdverbreide gebruik van pesticiden, en om programma’s op te zetten ter bestrijding van milieuproblemen.

Voor veel schadelijke organismen in de landbouw werd het alternatieve concept van de geïntegreerde bestrijding van schadelijke organismen ingevoerd. Deze aanpak omvat niet-chemische bestrijdingsmethoden, waaronder uitsluiting van gewassen, wisselteelt, sanering en biologische bestrijding. Deze methoden vormen een aanvulling op andere plaagdierbestrijdingsprogramma’s die erop gericht zijn het gebruik van pesticiden tot een minimum te beperken.