Thật không mong đợi, chất gây ô nhiễm đất có thể có những hậu quả có hại đáng kể đối với các hệ sinh thái.[6] Có những thay đổi hóa học cơ bản của đất mà có thể phát sinh từ sự hiện diện của nhiều hóa chất độc hại ngay cả ở nồng độ thấp. Những thay đổi này có thể biểu hiện ở sự thay đổi của chuyển hóa của loài vi sinh vật đặc hữu và động vật chân đốt trong một môi trường đất nhất định. Kết quả có thể mất đi một số các chuỗi thức ăn chính, từ đó có thể có những hậu quả lớn cho động vật ăn thịt hoặc loài người. Thậm chí nếu có hiệu lực hóa học trên các dạng sống thấp hơn là nhỏ, đáy kim tự tháp của chuỗi thức ăn có thể ăn các hóa chất ngoại lai, thứ thường trở nên tập trung nhiều hơn cho mỗi bậc tiêu thụ của chuỗi thức ăn. Những ảnh hưởng này hiện đang được biết đến, chẳng hạn như sự duy trì nồng độ của vật liệu DDT cho người tiêu dùng gia cầm, dẫn đến sự suy yếu của vỏ trứng, tăng số gà con chết và tuyệt chủng tiềm tàng của các loài.

Những ảnh hưởng xảy ra với đất nông nghiệp nơi có một số loại đất ô nhiễm. Chất gây ô nhiễm thường làm thay đổi quá trình chuyển hóa thực vật, thường gây giảm năng suất cây trồng. Điều này có một tác dụng phụ khi bảo tồn đất, kể từ khi cây tiều tụy nên không thể bảo vệ đất của Trái Đất khỏi sự xói mòn. Một số các chất gây ô nhiễm hóa học có thời gian sống lâu và trong các trường hợp khác dẫn xuất hóa chất được hình thành từ sự phân rã của chất gây ô nhiễm đất chính.