相较于传统卷烟，电子烟的健康影响依然是全新话题，尽管不少流行观点宣传电子烟危害较小，但越来越多的研究发现其健康威胁可能被大大低估了。
从2019年开始，美国多州出现有“电子烟”使用史的青少年的严重肺病病例，其被统称为电子烟相关肺部损伤疾病（E-cigarette or Vaping Product Use-Associated Lung Injury,EVALI）。EVALI的症状包括咳嗽、呼吸急促和疲劳，会在几天或几周内逐渐加重，直至导致呼吸困难或入院治疗。最新研究显示，这些病例很可能是在含有四氢大麻酚（THC）的电子烟中添加了维生素E醋酸盐引起的，但真正的原因仍在研究之中。
美国梅奥诊所顶级外科病理学家和国家级肺病理学专家Brandon Larsen团队在2019年对17例电子烟肺病患者进行活检发现，电子蒸汽烟引起的肺部损伤最有可能是由有毒化学烟雾的直接毒性或组织破坏所致。所有患者均显示出急性肺损伤和肺部感染等症状，其中两名患者死亡。
“它似乎是某种直接的化学伤害，类似于暴露于有毒化学烟雾、有毒气体或有毒物质时可能会看到的伤害。”Brandon Larsen说。
由于电子烟不产生烟草燃烧所生成的烟雾，因此消费者通常认为其比吸烟更安全。这种看似“安全”的假象对消费者很有吸引力，但消费者并未被告知电子烟中究竟含有哪些化学物质及每种化学物质的具体含量。电子烟除普遍含有尼古丁以外，使用者吸入并呼出的电子烟雾可能还含有多种有害和潜在的有害物质，包括可深入肺部的超细颗粒、可导致肺部疾病的丁二酮添加剂等挥发性有机化合物和致癌物质，以及镍、锡和铅等重金属致癌物。香港吸烟与健康委员会委托香港浸会大学测试市面上的13种电子烟，发现含有多种有害物质，包括甲醛、多环芳香烃（PAHs）及多溴联苯醚(PBDEs)等，其中甲醛及多环芳香烃是已知致癌物，多溴联苯醚会干扰甲状腺分泌及影响生殖能力和胎儿发育。
科学界已经证实，电子烟可能会对全身多个器官和系统产生影响，其中影响最大的是呼吸系统。电子烟气溶胶会增加呼吸道炎症因子的产生，导致气道慢性炎症，进而使人体肺功能下降，这种不利影响与吸烟导致慢阻肺的发病过程非常相似。一项针对韩国高中生的研究发现，使用电子烟的学生患上哮喘的可能性是从不使用者的2.7倍，因为哮喘而休4天或以上病假的可能性是从不使用者的15.4倍。一项针对中国香港青少年的电子烟使用和呼吸道疾病的研究也得出了类似结果。
2021年1月，一项发表于医学期刊《循环》的研究调查了7100多名美国成年人的吸烟和健康状况，其中约2%只吸电子烟，约30%只吸传统香烟，约10%两种烟都吸。研究发现，在两种烟都吸和只吸香烟的人体内，5种炎症及氧化压力标志物的水平最高。只吸电子烟的人虽然炎症及氧化压力水平相比前二者低，但导致的结果相似。这项结果表明，用电子烟代替部分传统香烟使用量，并不能有效防止由吸香烟导致的炎症，但以电子烟完全替代香烟，或能显著降低吸烟带来的炎症风险。
此外，多种调味剂的毒性及其与电子烟溶剂之间的相互作用也逐渐引起关注。电子烟的口味多达8000种。最初人们认为调味剂会像食品添加剂一样无毒无害。但后来研究人员意识到，即便是常用的食品添加剂也可能会对肺部带来严重危害。2016年的一项研究发现，调味剂会和电子烟溶剂产生相互作用，对直接暴露在电子烟液中的人类肺细胞显示出强烈的细胞毒性作用。
电子烟还和癌症相关。首个关于电子烟和癌症的相关性研究发表于2019年10月。这项针对小鼠的研究显示，长期暴露于含有尼古丁的电子雾化液体中会增加患癌风险。研究人员发现电子烟蒸气在肺和膀胱中引起DNA损伤，并抑制肺组织中的DNA修复。在超过54周的实验中，40只接触含尼古丁的电子烟蒸汽的老鼠有22.5%患了肺癌，57.5%出现膀胱癌前病变。而在接触不含尼古丁的电子烟雾的20只老鼠中，没有一只患上癌症。
2020年6月，Science子刊还刊发了一篇电子烟会改变口腔菌群，导致牙龈疾病或口腔癌的文章。俄亥俄州立大学的研究者警告称，使用电子烟几个月后，无论是含有尼古丁还是不含有尼古丁的烟油都会对口腔微生物菌群产生重大的影响，从而引发牙龈疾病、牙齿脱落等危险，并且容易诱导口腔癌症。
人们有理由对电子烟保持警惕，尽管危害物的总体含量相对低于普通卷烟，但电子烟一样会释放有害化学物质，并对人体健康形成损害，目前尚无证据证明这些产品能够降低罹患烟草相关疾病的风险。在电子烟迅速流行的态势下，越来越多的公共卫生专家呼吁，政府应尽早做出干预，及时遏制青少年利用电子烟走向烟草成瘾的苗头。