Studie fertility na potkanech po perorálním podání diazepamu v dávce 100 mg/kg/den ukázaly pokles počtu březostí a pokles počtu živých potomků.
Studie na potkanech a králících neprokázaly teratogenní účinky u mláďat po podání diazepamu v dávce 80-300 mg/kg/den potkanům a 20-50 mg/kg/den králíkům. U myší při dávkách 45-50 mg/kg, 100 mg/kg a 140 mg/kg/den a také u křečků při dávkách 280 mg/kg se však prokázaly teratogenní účinky diazepamu. Studie mutageneze vykazují protichůdné výsledky.
Kancerogenní potenciál perorálního diazepamu byl zkoumán u několika druhů hlodavců. U myších samců došlo ke zvýšení incidence hepatocelulárních nádorů. U samic myší, potkanů, křečků nebo pískomilů nebylo pozorováno žádné významné zvýšení incidence nádorů.