Các nghiên cứu trên thế giới cho thấy, có ít nhất 60 hợp chất hóa học đã được tìm thấy trong dung dịch thuốc lá điện tử và nhiều hợp chất khác có trong sol khí/khói tạo ra từ thuốc lá điện tử.
Thành phần của dung dịch thuốc lá điện tử còn có glycerin (gây viêm phổi mỡ, kích ứng da, mắt, phổi), propylene glycol. propylene glycol (gây kích ứng đường thở, mắt, gây ung thư, hen), đồng thời có thể tạo thành propylene oxide, một chất gây ung thư khi được đun nóng và hóa hơi. Propylene glycol khi nung nóng cũng tạo ra methyl glyoxal gây đái tháo đường và các bệnh thoái hóa thần kinh. Glycerin khi được đun nóng và hóa hơi tạo thành acrolein, gây khô miệng và viêm đường hô hấp trên.
Các chất độc hại được tìm thấy trong dung dịch và hơi của thuốc lá điện tử như: ethylene glycol, diethylene glycol, aldehydes, hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs), hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) như benzene, toluene, nitrosamine, chất đặc biệt gây ung thư nitrosamines, acrolein (gây kích ứng đường thở, đường tiêu hóa và mắt, xơ vữa mạch máu), formaldehyde (gây viêm phế quản, viêm phổi, hen), các hydroxycarbonyl, acetaldehyde (gây ung thư, tổn thương gan), các hydrocarbon thơm đa vòng (gây ung thư)...
Ngoài ra, một số kim loại như chì (tổn thương não, thận, máu, tăng huyết áp), crôm (gây viêm, kích ứng đường thở, loét hoặc teo niêm mạc mũi, các vấn đề sinh sản/sinh đẻ), cadmium (gây tăng nguy cơ ung thư phổi, kích ứng đường hô hấp), nikel (gây ung thư, tổn thương phổi và não, gan, thận), formaldehyde có hàm lượng tương đương hoặc cao hơn so với thuốc lá điếu thông thường.
Một số trường hợp người dùng phối trộn vitamin E axetat và tetrahydrocannabinol vào thuốc lá điện tử. Đây là một chất kích thích hệ thần kinh có chứa trong cần sa, được cho là có vai trò quan trọng gây ra hàng nghìn trường hợp tổn thương phổi. Mặc dù vitamin E axetat an toàn khi được tiêu thụ dưới dạng thực phẩm hoặc mỹ phẩm, nhưng hậu quả của việc hít phải vitamin E axetat vẫn chưa được tìm hiểu đầy đủ. Hiện, một số quốc gia đã cấm vitamin E axetat.
Để che giấu độ gắt của nicotin làm cho sản phẩm dễ chịu hơn, dễ hít vào hơn và tạo mùi vị hấp dẫn, thu hút người sử dụng, đặc biệt là giới trẻ, các nhà sản xuất còn sử dụng rất nhiều loại hương liệu có mùi vị như: bạc hà, táo, cam, chanh… trong thuốc lá điện tử.
Lĩnh vực thuốc lá điện tử là nơi sử dụng hương liệu nhiều nhất trong cuộc sống hiện nay. Ước tính, mỗi tháng trên thế giới có khoảng 242 hóa chất hương liệu mới được tạo ra… Và cũng đã được chứng minh có những tác động nghiêm trọng đến sức khỏe, như gây viêm tiểu phế quản co thắt (bệnh phổi bỏng ngô, không hồi phục); các hương liệu gây các stress oxy hóa, giải phóng các cytokine viêm, giảm khả năng thực bào, giảm đáp ứng viêm ở đường hô hấp, trên thực nghiệm gây độc tế bào, tổn thương lớp nội mạc mạch, thúc đẩy các tổn thương xơ hóa.
Một số hương liệu được sử dụng trong thuốc lá điện tử đã được chứng minh là làm tăng độc tính của sản phẩm. Ngoài ra, việc làm nóng các cuộn dây kim loại trong thuốc lá điện tử sẽ tạo ra nhiều kim loại nặng trong sol khí như cadmium, chì, niken, thiếc, mangan, selen, kẽm và đồng. Hàng nghìn dung dịch có chứa hương liệu không phù hợp và cả ở nồng độ không phù hợp, đều có thể dẫn đến tác động tiêu cực đến sức khỏe.
Với hàng nghìn hóa chất hương liệu, thay đổi theo nhà sản xuất, thị hiếu, vùng miền, trào lưu... theo thời gian và tạo nên số lượng rất lớn các hóa chất. Khi nung nóng hoặc đốt cháy ở các nhiệt độ đa dạng khác nhau sẽ tạo nên số lượng gấp bội các hóa chất là các sản phẩm cháy trung gian, sản phẩm cháy cuối cùng, nhiều hơn rất nhiều lần so với thuốc lá điếu thông thường. Do đó nguy cơ gây hại sức khỏe rất lớn.
Không chỉ là những chất hóa học, những năm gần đây, nhiều loại ma túy được đưa vào trong thuốc lá điện tử để tăng cảm giác phê và thu hút, lôi kéo người sử dụng. Ban đầu, tinh dầu cần sa và các chất từ cây cần sa được đưa vào trong thuốc lá điện tử.
Trong những năm gần đây, nhiều loại ma túy mới đã có trong thuốc lá điện tử, đặc biệt hàng trăm hóa chất ma túy tổng hợp thể hệ mới thuộc nhóm cần sa tổng hợp. Đây là nhóm ma túy thế hệ mới lớn nhất, với số lượng các chất lớn nhất, liên tục được tạo mới và thay đổi vượt ra khỏi các danh mục kiểm soát. Các ma túy tổng hợp là các chất độc mạnh với thần kinh, tâm thần, tim mạch và đa cơ quan, rất khác nhau tùy theo từng chất cụ thể.
Việc xét nghiệm phát hiện được toàn bộ các ma túy cần sa tổng hợp là hoàn toàn không khả thi với tất cả các phòng xét nghiệm hàng đầu trên thế giới. Đặc biệt, việc xét nghiệm các ma túy mới chỉ có thể các phương tiện xét nghiệm chuyên sâu, do đó, tại các cửa khẩu các nguyên liệu và sản phẩm ma túy nhóm cần sa tổng hợp có thể dễ dàng được vận chuyển qua mà không thể bị phát hiện. Sau đó thuốc lá điện tử là vật chứa đựng và lưu hành chủ yếu của các ma túy cần sa tổng hợp.
Do nguy cơ cao ảnh hưởng với sức khỏe con người và tính chất đa dạng, phức tạp không thể kiểm soát, chính phủ nhiều nước đã đưa ra các quy định quản lý hoặc cấm hoàn toàn các hương liệu trong thuốc lá điện tử.
