Nhược điểm của phụ gia thực phẩm là chúng có thể gây ra phản ứng dị ứng và các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng khác. Phụ gia thực phẩm thường được liệt kê trên nhãn thành phần của sản phẩm, nhưng chức năng của chúng hiếm khi được tiết lộ.
Một nghiên cứu của Thổ Nhĩ Kỳ vào năm 2012 cho biết phản ứng dị ứng với các chất phụ gia thực phẩm đã gia tăng trong 20 năm qua. Các triệu chứng của những dị ứng này là kích ứng da, khó chịu ở ruột và các vấn đề về hô hấp. Tuy nhiên, hầu hết các triệu chứng này là nhẹ và không được báo cáo. Các chất phụ gia phổ biến nhất gây phản ứng dị ứng là mono-natri glutamat sulfit, chất tạo màu thực phẩm và chất làm ngọt nhân tạo.
Một nghiên cứu được công bố trong ấn bản năm 1994 của tạp chí y khoa Annals of Allergy đã chỉ ra mối liên hệ đáng kể giữa ADHD và việc tiêu thụ màu nhân tạo và chất bảo quản. Một số hóa chất có liên quan đến chứng tăng động là natri benzoat, thuốc nhuộm thực phẩm màu đỏ và các loại thuốc nhuộm thực phẩm màu vàng khác nhau.
Aspartame, saccharin, nitrit và benzoat là các chất phụ gia thực phẩm có liên quan đến ung thư trong các nghiên cứu trên động vật vì chúng tạo ra các hợp chất gây ung thư trong quá trình chuyển hóa, như Trung tâm Khoa học Công ích đã nêu. Ngược lại, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm tuyên bố rằng vì chưa có nghiên cứu nào trên người được thực hiện nên không có lý do gì để loại bỏ những hóa chất có thể gây hại này khỏi thực phẩm.
