A NAT-nak néhány hátránya is van. Az a tény, hogy az internetes állomások számára úgy tűnik, hogy közvetlenül a NAT-képes eszközzel, nem pedig a tényleges magánhálózaton belüli állomással kommunikálnak, számos kérdést vet fel.
A NAT egyik hátránya összefügg a hálózati teljesítménnyel, különösen a valós idejű protokolloknál, mint a VoIP. A NAT növeli a kapcsolási késleltetést, mivel a csomag fejlécében lévő minden egyes IPv4-cím lefordítása időt vesz igénybe. Az első csomag folyamat-kapcsolt, ez mindig a lassabb útvonalon megy keresztül. A forgalomirányítónak meg kell néznie minden csomagot, hogy eldönthesse, szükség van-e fordításra. Ezen felül meg kell változtatnia az IPv4-fejlécet, sőt esetleg még a TCP- vagy UDP-fejlécet is. Az IPv4-fejléc ellenőrző összegét, valamint a TCP vagy UDP ellenőrző összeget újra kell számolnia minden egyes alkalommal, amikor fordítás történik. A többi csomag a gyorskapcsolású útvonalon halad, feltéve, hogy létezik megfelelő gyorsítótár-bejegyzés, egyébként ezek is késleltetést szenvednek.
A másik hátrány az, hogy NAT használatával a végponttól végpontig terjedő címzés megszűnik. Számos internetes protokoll és alkalmazás függ a végponttól végpontig terjedő címzéstől, a forrástól egészen a célig. Egyes alkalmazások nem működnek a NAT-tal. Egyes biztonsági alkalmazások, mint például a digitális aláírás, nem működnek, mivel a forrás IPv4-címe megváltozik, mielőtt elérné a célját. Azok az alkalmazások, amelyek minősített tartománynevek helyett fizikai címeket használnak, nem fogják elérni a NAT-forgalomirányító által címfordított célállomásokat. Az ilyen problémák egyes esetekben statikus NAT-hozzárendelésekkel elháríthatók.
Az IPv4 végponttól végpontig tartó követhetősége szintén megszűnik. Egy csomagot sokkal nehezebb követni, ha több NAT-ugráson áthaladva nagy számú címváltozáson esik át, ezáltal a hibaelhárítás is nagyobb kihívás.
A NAT bonyolítja az alagutazó (tunneling) protokollokat is, mint például az IPSec, mert a módosítja a fejlécek értékeit, ami megzavarja az IPsec és más alagutazó protokollok által végzett integritás-ellenőrzést.
A TCP-kapcsolatok külső hálózatból való kezdeményezését igénylő szolgáltatásokban, vagy az olyan kapcsolat nélküli protokollokban, mint például az UDP, zavar keletkezhet. Amíg a NAT-forgalomirányítót be nem állítják úgy, hogy támogassa az ilyen protokollokat, a bejövő csomagok nem tudják elérni a céljukat. Egyes protokollok képesek a NAT egyetlen példányának kezelésére a résztvevő állomások között (ilyen például a passzív módú FTP), de nem működnek, ha mindkét rendszert NAT-tal választják el az internettől.