Phân bón có thể làm tăng đáng kể năng suất cây trồng, nhưng chúng cũng có thể gây ô nhiễm môi trường và phá hủy sự cân bằng các chất dinh dưỡng trong đất. Lượng phân bón chảy tràn quá mức có thể gây ra hiện tượng xói mòn trong các dòng suối và vùng nước, tạo ra dư thừa chất dinh dưỡng khiến tảo và các vi sinh vật khác phát tán ra ngoài tầm kiểm soát. Việc lạm dụng phân bón cũng có thể làm đất bị bão hòa bằng các hóa chất vô cơ có thể ngấm vào mực nước ngầm.
Nhiều loại phân bón tổng hợp chủ yếu dựa vào dầu mỏ, một nguồn tài nguyên không thể tái tạo. Các sản phẩm phụ của những loại phân bón này cũng có thể chảy ra sông suối, nơi chúng có thể phân hủy thành các chất độc hại và làm tăng nồng độ amoniac và mêtan. Một nghiên cứu năm 2007 về cá hồi ở các con sông gần Portland, Ore. Đã tìm thấy hàng chục chất hóa học tổng hợp trong mô và nội tạng của cá.
Phân hữu cơ cũng có thể nguy hiểm nếu sử dụng quá mức. Sự hiện diện của quá nhiều chất dinh dưỡng trong mực nước ngầm khuyến khích sự phát triển của tảo, chúng có thể sử dụng hết oxy tự nhiên trong các dòng nước. Việc cạn kiệt mức oxy có thể giết chết cá và động vật hoang dã, và một số loại tảo thậm chí còn giải phóng chất độc vào nước có thể gây hại cho con người và các động vật lớn hơn. Vào tháng 8 năm 2014, một loại tảo độc nở hoa trực tiếp trên đường lấy nước của thành phố Toledo, Ohio khiến nguồn cung cấp nước của toàn thành phố không an toàn để uống.
