De nombreuses études ont montré une efficacité limitée du vaccin, voire nulle selon les pays.
Il est admis que le vaccin BCG protège surtout l'enfant contre les formes graves et souvent mortelles de la maladie. Jusqu'à l'âge de 15 ans,le taux de protection est d'environ 85 % contre les méningites et 75 % contre la tuberculose miliaire. Le taux de protection chez l'adulte descend à moins de 50 %.
Étant donnée la rareté de la maladie dans les pays à haut niveau d'hygiène et l'efficacité limitée du vaccin, on a pu calculer qu'il fallait vacciner 600 Irlandais pour éviter 1 cas de tuberculose, à comparer au taux de complications.
Le vaccin n'a pas d'effet sur la transmission de la maladie car il n'empêche pas l'infection par Mycobacterium tuberculosis et ne diminue donc pas la circulation du bacille.
Si on étudie l'évolution de la régression de la tuberculose depuis le XIXe siècle dans de nombreux pays, on constate objectivement qu'elle a régressé avant la découverte des antituberculeux, ou de la vaccination. Les épidémiologistes l'interprètent essentiellement par l'amélioration des conditions d'hygiène et nutritionnelles.
Sur base d'études faites à grande échelle et organisées par l'Organisation mondiale de la santé (OMS), certains pensent que l'efficacité du BCG est faible : dans une étude faite sur 260 000 personnes dans un pays d'endémie tuberculeuse (en Inde), les auteurs n'ont pas trouvé de différence significative entre le groupe qui avait reçu le BCG et celui qui ne l'avait pas reçu. Une autre étude faite également en Inde sur 366 625 personnes a montré que le BCG n'avait aucune action préventive sur les formes de tuberculoses pulmonaires adultes.
Les taux d'effets secondaires varient selon la souche du vaccin, la dose et la méthode d'immunisation, ainsi que l'âge du vacciné.
Les effets secondaires sont plus fréquents chez les plus jeunes vaccinés et sont associés à une mauvaise technique d'administration et surtout une dilution insuffisante.
Les effets secondaires du BCG sont habituellement localisés (BCGites), bénins et ne nécessitent pas de traitement :
C'est lorsqu'il préexiste un déficit immunitaire que s'observent des complications plus graves.
Un enquête parrainée par l'Union internationale contre la tuberculose et les maladies respiratoires, a permis de répertorier 10 371 complications à la suite de 1,5 milliard de vaccinations par le BCG chez des adultes et des enfants.
La complication la plus grave du BCG est l'infection disséminée par le BCG, qui est enregistrée chez trois vaccinés pour un million et était fatale chez 0,02 vaccinés pour un million en raison de déficits immunitaires.
On peut observer d'autres complications, non directement infectieuses, d'ordre immunitaire ou autre.