副作用之壹是，壹些轉基因食品吃了不安全。理論和實踐都表明，許多未經人工馴化的植物都有不同的毒性，這是它們避免被動物和人吃掉的生存競爭手段，也是優勝劣汰、物競天擇的結果。因此，如果將這些植物的基因植入農作物中，雖然使農作物具有諸如耐寒、抗病、富含蛋白質或其他營養素等優點，但同時也產生了毒性。例如，為了提高大豆的品質，壹家美國公司把巴西壹種野生堅果的基因植入大豆，培育出壹種高營養值的轉基因大豆。但很多人吃後全身有過敏反應，有人認為這就是轉基因農作物毒性的表現之壹。又如，在1995年5月，英國科學家發現壹種抗蟲轉基因玉米“BT”的花粉中含有毒素。蝴蝶幼蟲啃食撒有這種花粉的菜葉後會發育不良，導致多數死亡。美國的“帝王蝶事件”和巴西的“堅果事件”——後來發現是“虛驚壹場”的轉基因生物事件，更加劇了人們的這種擔心。
副作用之二是轉基因生物會破壞生態平衡，特別是對生物多樣性的影響。大自然經過億萬年的演化，各種生物相對處於壹種和諧的生態平衡狀態。但是，如果我們用轉基因技術把某種生物人為地變得更加“強悍”，那其他物種就會衰敗以至滅絕。1996年，英國《自然》雜誌報道，丹麥科學家給油菜植入了壹種抗除草劑的基因，意在對油菜地施用除草劑時不損害油菜而只殺滅雜草。試驗取得了預期的成功。然而，油菜試驗地中和附近壹些是油菜近親的雜草也表現出較強的抗除草劑特性。經實驗室檢驗，發現這些雜草體內也有抗除草劑基因。顯然，轉基因油菜將它所獲得的人們強行給它的抗除草劑基因傳遞給了它的“親戚”——雜草。要是讓這種狀況發展下去，雜草強大的生命力將會勝過普通農作物和不帶這種基因的雜草，生態平衡勢必會受到破壞。當然，這種影響還波及依靠雜草生存的昆蟲、鳥類和其他動物。
副作用之三是轉基因生物將其遺傳特性轉移給其他生物，導致基因突變，這也被稱為“基因逃逸”或“基因漂流”，從而使生物的品質變壞和形成對人、對環境的危害。例如，有的轉基因作物有了抗病蟲害的基因後，它們會刺激和誘發害蟲抵抗力的增加或加速害蟲抵抗力的進化。具體實例是，在2001年，美國加州大學伯克利分校的研究人員，發現了遠離墨西哥轉基因玉米基地100多千米之外的奧斯科薩卡山區，也有這種轉基因玉米的DNA。而2002年在加拿大發現的“超級雜草”，則發生在當地種植轉基因油菜僅兩年之時。
轉基因作物還面臨育種問題，因為它們不容易得到多代穩定的遺傳。例如，它們的種子第二年不容易發芽，所以被戲稱為“絕種技術”。這樣，農民就只好每年買種。
此外，轉基因動物還會涉及倫理、道德等方面的問題，有可能被錯誤利用。例如，2002年2月19日在舊金山舉行的“美國科學進步協會”的年會上，生物學家莫瑞諾披露，南非軍隊就曾試圖研制壹種令人恐怖的生物武器，能夠根據人種的基因構成來區分不同的打擊對象。