La toxicologie environnementale a pour objectifs de rechercher les mécanismes d'action expliquant les effets toxiques des polluants, d'identifier de nouveaux biomarqueurs et, à terme, de proposer des systèmes prédictifs de la toxicité d'un composé chimique ou d'un agent potentiellement nocif. Plusieurs avancées technologiques récentes ont permis des progrès considérables dans ces domaines. Les techniques d'analyse de la structure et de l'expression des gènes à haut débit sont de plus en plus utilisées ; la génomique, la transcriptomique, la protéomique et la métabolomique permettent d'étudier à grande échelle les différents composants de la cellule et de l'organisme. Leur utilisation est justifiée en toxicologie puisque, d'une part, de nombreux toxiques modifient considérablement l'expression des gènes par l'intermédiaire de récepteurs bien identifiés et, d'autre part, certains toxiques ciblent directement l'ADN et les protéines. Par ailleurs, les techniques de biologie structurale ont permis la détermination de la structure tridimensionnelle de protéines impliquées dans la réponse aux toxiques. Ces différentes techniques ont permis la découverte de nouveaux mécanismes de toxicité et beaucoup de chercheurs espèrent qu'ils ouvriront la voie à une véritable capacité prédictive, notamment grâce à l'application des approches de biologie systémique et de méthodes in silico en toxicologie. D'autres technologies se sont révélées très utiles, en particulier dans le développement de modèles d'étude des toxiques. Outre les nouveaux modèles cellulaires, les modèles d'animaux humanisés pourraient s'avérer pertinents pour améliorer la transposition des observations de l'animal à l'homme.