Bienen sind äußerst empfindlich gegen Pestizide und Schwermetalle. Wenn die von den Bienen aufgenommene Schadstoffmenge für sie nicht sofort tödlich ist oder ihr Tod erst nach dem Abliefern des süßen Stoffes eintritt, dann können auch im Honig verschiedene toxische Substanzen enthalten sein. Häufigeres Bienensterben und Rückstände im Honig sind somit empfindliche Indikatoren für die Umweltbelastung insgesamt.
Im Allgemeinen sind die Pestizidrückstände im Honig gering. In Deutschland gibt es heute rund eine Million Bienenvölker, die etwa 20.000 Tonnen Honig produzieren. Wichtiger noch als das Honigsammeln ist die Bestäubung der Pflanzen durch die Bienen. Nach der Pflanzenschutzmittelverordnung sind Pestizide hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Honigbiene zu überprüfen. Trotzdem kommen alljährlich Vergiftungen von Honigbienenvölkern vor. Empfindlich auf Pestizide reagieren vor allem die alten Winterbienen. Sterben diese zu früh, ist der ganze Bienenstock gefährdet, da die Jungbienen häufig noch nicht in der Lage sind, den Bienenstock zu ernähren.
Schwermetallgehalte von Blei und Cadmium im Honig hängen ab vom Boden und den industriefernen oder -nahen Standorten der Bienenstöcke. Der Schadstoffgehalt liegt in Honigtauhonigen aufgrund des allgemein höheren Mineralstoffgehalts meist über dem der Blütenhonige. Von den ermittelten Konzentrationen ausgehend, kann allerdings nach Angaben der Wissenschaftler eine Gesundheitsgefährdung für den Menschen nicht angenommen werden. Ein metallischer Nachgeschmack des Honigs kann auch vom eisen- und zinkhaltigen Arbeitsmaterial des Imkers herrühren.
Bis 1987 wurden noch ganze Bestände von Waldbienen regelrecht vergiftet, da einige Imker entgegen allen Warnungen immer noch para-Dichlorbenzol zur Wachsmottenbekämpfung einsetzten. 1993 wurden para-Dichlorbenzol-Rückstände im Honig zwar nicht mehr nachgewiesen, dafür wurden Phenolrückstände gefunden. Phenolhaltige Stoffe werden immer noch eingesetzt, um die Bienen während der Honigernte von den Stöcken zu vertreiben.