Bên cạnh các tác động tích cực thì FTA có thể mang đến một số tác động tiêu cực gây giảm lượng vốn FDI vào một quốc gia trong một số trường hợp nhất định.
Thứ nhất, FTA có thể làm giảm FDI theo chiều ngang.
FDI theo chiều ngang được hình thành với mục đích đặt sản xuất gần với người tiêu dùng nước ngồi do đó tránh được chi phí thương mại. Nếu các cơng ty đa quốc gia có tất cả các nhà máy sản xuất và cả trụ sở chính ở nước chủ nhà, họ có thể hưởng lợi từ quy mơ kinh tế nhưng phải trả chi phí biên cho việc xuất khẩu sang nước sở tại. Nếu họ có nhà máy ở mỗi nước sở tại, họ có thể tránh được các chi phí thương mại như chi phí vận chuyển và thuế quan nhưng sẽ trả chi phí cố định cao hơn cho các nhà máy đặt tại nước ngồi. Khi chi phí thương mại tăng lên, các nhà xuất khẩu sẽ gặp phải chi phí cận biên cao hơn. Do đó, họ có động lực lớn hơn để xây dựng một nhà máy ở nước sở tại và bán sản phẩm của họ trực tiếp. Nếu chi phí thương mại giảm, thì các cơng ty đa quốc gia có thể tập trung hoạt động của họ ở một quốc gia và phát triển dòng chảy thương mại với các quốc gia sở tại hơn là mở các nhà máy ở mỗi quốc gia. Vì thế với những cam kết giảm thuế quan, chi phí thương mại giảm, điều này làm triệt tiêu động cơ của các nhà đầu tư nước ngoài.
FTA được ký kết nhằm giảm chi phí thương mại. Do FDI theo chiều ngang chiếm ưu thế so với FDI theo chiều dọc ở các cặp quốc gia trong khối OECD, trình độ chênh lệch nhỏ, FTA có thể có tác động tiêu cực đến FDI. Ngược lại, FDI theo chiều dọc chiếm ưu thế so với FDI theo chiều ngang ở các nước ngoài khối OECD, các cặp mà sự khác biệt về trình độ là lớn. Do đó, FTA sẽ có tác động tích cực lên FDI ở các quốc gia ngoài OECD (Yong Joon Jang, 2011). Cũng theo bài nghiên cứu của ông, hiệp định thương mại giữa hai quốc gia có thể tác động tiêu cực đến hoạt động kinh tế tùy thuộc vào trình độ phát triển từng thành viên, cụ thể nếu một quốc gia phát triển ký hiệp định thương mại với một quốc gia phát triển khác thì lượng FDI vào quốc gia của họ có thể bị giảm bởi hiệp định này.
Thứ hai, FDI có thể bị giảm sút ở một nước thành viên do sự cạnh tranh về lợi thế địa điểm trong cùng một khu vực khi mà quốc gia trong khu vực đó cùng tham gia FTA và có nhiều lợi thế địa điểm hơn các quốc gia cịn lại. Điều này có thể khiến lượng FDI bị phân bổ và chuyển hướng sang quốc gia này. Lợi thế địa điểm không chỉ giới hạn ở vị trí địa lý, tài ngun thiên nhiên mà cịn bao gồm văn hóa, pháp luật, chính trị, thể chế, mơi trường, lao động và cơ cấu thị trường, trong đó, chính sách của Chính phủ cũng quan trọng bởi vì thuế quan, hạn ngạch, trợ cấp, và các hàng rào phi thuế quan ảnh hưởng đến quyết định đầu tư để xác định vị trí đầu tư ở nước ngồi. Vì thế để tránh tình trạng phải “chia sẻ” nguồn vốn FDI sang các quốc gia khác, thì điều quan trọng là quốc gia đó phải tạo ra và duy trì, phát triển được lợi thế địa điểm của mình.