Istnieją także niekorzystne efekty użycia translacji NAT. Fakt, że host w Internecie wydaje się komunikować z urządzeniem obsługującym NAT a nie rzeczywistym hostem w sieci prywatnej, powoduje wiele problemów.
Jedna z wad stosowania NAT związana jest z wydajnością sieci, szczególnie w protokołach czasu rzeczywistego, takich jak VoIP. NAT zwiększa opóźnienia przełączania, ponieważ proces translacji każdego adresu IPv4 w nagłówku pakietu, zabiera czas. Pierwszy pakiet jest przełączany procesowo, co zawsze trwa dłużej. Router musi zbadać każdy pakiet, aby stwierdzić, czy powinien go poddać translacji. Router musi też zmodyfikować nagłówek IPv4, ewentualnie również nagłówek TCP lub UDP. Także suma kontrolna nagłówka razem z sumą kontrolną TCP lub UDP, muszą zostać przeliczone na nowo podczas każdej translacji. Pozostałe pakiety będą przesyłane ścieżką z szybkim przełączaniem, o ile istnieje odpowiedni wpis w pamięci podręcznej. W przeciwnym razie one również będą opóźnione.
Inną wadą stosowania NAT jest to, że utracona jest adresacja end-to-end. Liczne protokoły i aplikacje Internetowe zależą od adresacji end-to-end od źródła do celu. Niektóre aplikacje nie współpracują z NAT. Na przykład, niektóre aplikacje związane z bezpieczeństwem, takie jak podpisy cyfrowe, nie działają, ponieważ adres źródłowy IPv4 zmienia się zanim dotrze do celu. Aplikacje stosujące adresy fizyczne zamiast nazw domenowych, nie są w stanie osiągnąć adresów docelowych, które uległy translacji w routerze obsługującym NAT. Czasami istnieje możliwość uniknięcia tego problemu przez zaimplementowanie statycznych translacji NAT.
Utrata śledzenia pakietów IP od końca do końca (end-to-end). Śledzenie pakietów jest znacznie utrudnione, ponieważ w kolejnych przeskokach z translacją NAT adres w pakiecie wielokrotnie się zmienia.
Użycie NAT komplikuje także protokoły tunelujące, takie jak IPSec, ponieważ NAT modyfikuje wartości w nagłówkach, co z kolei generuje błędy podczas sprawdzania integralności przez IPSec oraz inne protokoły tunelujące.
Usługi wymagające zainicjowania połączeń TCP z sieci zewnętrznych, lub protokoły bezstanowe, np. te wykorzystujące UDP, mogą zostać zakłócone. Jeżeli router obsługujący NAT nie został skonfigurowany tak, by obsługiwać te protokoły, to przychodzące pakiety nie będą w stanie dotrzeć do adresu docelowego. Niektóre protokoły potrafią obsłużyć pojedynczą instancję NAT pomiędzy hostami (np. tryb pasywny FTP), ale zawodzą, kiedy oba hosty oddzielone są od Internetu przez NAT.