對無糖可樂安全性的質疑首先是它所用的甜味劑。阿斯巴甜早在1965年就被發現了，不過因為身上的」人工合成」的標籤，一直受到各種各樣的懷疑–尤其是致癌的指控。許多研究機構紛紛出手，經過了十幾年的探索，也沒有找到罪證。美國的FDA認為做了這麼多檢測也沒有發現問題，可以認為它是安全的，於是在1981年批准在某些食品中使用。後來，其它國家（包括中國）以及國際相關機構也紛紛認可了它的安全性。到1996年，FDA最後取消了對它的使用限制，允許它被用於任何食品中。不過，科學界並未就此偃旗息鼓，許多意在找出它的危害的研究依然在進行。2007年發表在《Critical Reviews in Toxicology》上的綜述指出：迄今為止，沒有證據表明阿斯巴甜有安全性的問題。在動物實驗中，每公斤體重每天攝入4000毫克阿斯巴甜尚未觀察到危害，而FDA規定的人體最高攝入量是每公斤體重每天50毫克。對於一個70公斤的人，這個量差不多相當於每天喝20瓶零度可樂。還有一些零星的動物實驗展示了阿斯巴甜對健康的危害甚至致癌性，不過這些研究沒有被各國主管機構和相關國際組織認為足以推翻對阿斯巴甜安全性的認可。
對於零度可樂這樣的碳酸型飲料來說，影響骨質是常見的一項質疑。可樂中的碳酸、磷酸、咖啡因都被懷疑會導致鈣流失和骨的礦物質密度降低。這方面的研究有一些，不過不同的研究結果不一致，有的結果顯示有影響，有的顯示沒影響。比如1997年發表在《美國公共健康雜誌》（American Journal of Public Health）的一篇論文比較了一個社區內1000名白人老年女性的骨礦物質密度與碳酸飲料飲用量，發現二者沒有關係。而2006年發表在《美國臨床營養雜誌》（American Journal of Clinical Nutrition）上的一篇論文則報道引用可樂多的女性骨礦物質密度比引用可樂少的平均要低幾個百分點，而對於男性則沒有影響，飲用別的碳酸飲料也沒有影響。不過，這項研究尚不能證明可樂確實會導致骨礦物質密度降低，用作者的說法是」這項觀察結果需要進一步證實」。一方面，這項研究只是流行病學調查的結果，可能有別的因素導致這種差異；另一方面，人群中的骨礦物質密度相差很大，可達百分之幾十，這幾個百分點的差異對於人體的生理機能有多大的影響也不好說。
