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Gesundheitsfragen: Aspartam darf von Menschen mit der verhältnismäßig häufigen angeborenen Stoffwechselerkrankung Phenylketonurie nicht eingenommen werden. Dies betrifft etwa 0,15 Promille der Bevölkerung. Neugeborene werden heute auf Phenylketonurie routinemäßig getestet, damit schwerste Gehirnschäden verhindert werden. Jede eiweißhaltige Ernährung (insbesondere auch Milch, einschließlich Muttermilch) kann Menschen mit Phenylketonurie schädigen.

Die FDA wertete eine große Anzahl toxikologischer und klinischer Studien zu Aspartam aus und erklärte 1981 den Gebrauch für sicher, sofern eine Tagesdosis von 50 mg/kg Körpergewicht/Tag nicht überschritten wird. Der EU-Grenzwert wurde auf 40 mg/kg Körpergewicht/Tag festgesetzt. Praktisch bedeuten 30 mg/kg Körpergewicht für einen 70 kg schweren Menschen etwa 200 Süßstofftabletten, oder 20 Liter Cola light pro Tag.

Über mögliche weitere Gesundheitsgefahren bei der Verwendung von Aspartam gibt es kontroverse Meinungen:

Der wissenschaftliche Ausschuss für Lebensmittel der Europäischen Kommission kam nach der Auswertung des wissenschaftlichen Materials im Juni 1997 zu dem Schluss, dass das vorliegende Material einen behaupteten Anstieg der Hirntumorrate nicht belege. Diese Meinung teilte auch Prof. Dr. med. Trefs von der Universität Tübingen. Der Toxikologe Prof. Dr. Schweinsberg vom Hygiene-Institut der Universität Tübingen wiederum hat der Meinung der Studie von John W. Olney et al., Aspartam könne einen Beitrag zur Krebsentstehung leisten oder sogar selbst krebsauslösend wirken, zugestimmt. Trefs wie Schweinsberg waren Mitglieder des wissenschaftlichen Ausschusses.
Im Juli 2005 veröffentlichte die in Bologna beheimatete "Fondazione Europea di oncologia e scienze ambientali 'Bernardino Ramazzini'" ("Europäische Stiftung für Onkologie und Umweltforschung 'Bernardo Ramazzini'") die Ergebnisse einer Studie mit Mäusen, die offenbar einen direkten Zusammenhang zwischen der Einnahme des Süßstoffs und der Erkrankung an Krebs belegen. Bemerkenswert ist in diesem Zusammenhang allerdings, dass die Tumorprevalenz insgesamt (Versuchs- und Kontrollgruppen zusammen) bei 20,1 % liegt, was exakt dem Wert entspricht, der bei „Sprague-Dawley“-Ratten statistisch zu erwarten ist. Es stellt sich demnach die Frage, inwiefern die Daten der Kontrollgruppe in der Studie korrekt wiedergegeben werden. In einer dazu ergangenen Erklärung der Europäischen Lebensmittelsicherheitsbehörde zeigte sich diese angesichts der Studie der Ramazzini-Stiftung zumindest zurückhaltend besorgt und kündigte eine genaue Begutachtung an, wollte aber nicht soweit gehen, zu einem generellen Verzicht auf Aspartam zu raten. Die inzwischen erfolgte ausführliche Begutachtung durch die EFSA bestätigte eindeutig die Sicherheit von Aspartam und wies die "Ergebnisse" der Ramazzini-Studie zurück.
Im April 2006 veröffentlichte das US National Cancer Institute eine aktuelle Studie mit eindeutigem Ergebnis: "es gibt keinen Beweis für eine krebserzeugenden Wirkung des Aspartams".
In einer von Walton et al. durchgeführten Doppelblind-Studie wurde ein Zusammenhang zwischen dem Verbrauch von Aspartam und Befindlichkeitsstörungen, insbesondere bei depressiven Personen, konstatiert. Danach träten bereits bei einer Gabe von 30 mg pro kg Körpergewicht signifikant häufiger Kopfschmerzen auf.
Das Gegenteil ergab die Studie von Schiffman et al. Man führte eine doppelblinde Crossover-Studie mit 30 mg Aspartam pro Kilogramm Körpergewicht oder einem Placebo mit 40 Personen durch, die nach dem Konsum aspartamhaltiger Produkte wiederholt über Kopfschmerzen klagten. Die Inzidenzrate von Kopfschmerzen (35 %) nach der Aspartameinnahme unterschied sich nicht bedeutend von der Rate nach Placeboeinnahme (45 %) (P<0,50). Keine ernsten Reaktionen wurden beobachtet, und die Inzidenz anderer Symptome als Kopfschmerzen nach Einnahme von Aspartam und Placebo war gleich. Bei vitalen Körperfunktionen, Blutdruck oder Kortison-, Insulin-, Glucagon-, Histamin-, Epinephrin- oder Norepinephrinkonzentrationen im Plasma wurden keine behandlungsbezogenen Auswirkungen beobachtet. Die meisten Personen waren gebildete Menschen mit Übergewicht und hatten eine persönliche Krankengeschichte oder Familiengeschichte mit allergischen Reaktionen. Personen mit Kopfschmerzen hatten kurz vor Ausbruch der Kopfschmerzen niedrigere Norepinephrin- (P<0,0002) und Epinephrinkonzentrationen (P<0,02) im Plasma. Die Studie kommt damit zu dem Schluss, dass Aspartam bei dieser Population nicht wahrscheinlicher zu Kopfschmerzen führt als Placebo.
Es existieren viele wissenschaftliche Quellen, die Gesundheitsgefahren von Aspartam aufzeigen oder widerlegen. Ein Faktum ist, dass im Wissenschaftbetrieb allgemein viele Studien von der Industrie (Aspartam- oder auch der Zuckerindustrie) (ko-)finanziert und daher möglicherweise von verschiedenen ökonomischen Interessen beeinflusst sind.