Dioksiinit ja syöpä liittyvät suoraan, kun altistuminen on suurta. Valtion virastot, jotka tutkivat ja säätelevät kemikaalien terveysriskejä, ovat parantaneet dioksiinien ja syövän välistä yhteyttä luokittelemalla dioksiinit tunnetuksi ihmisen syöpää aiheuttavaksi aineeksi. Altistuminen korkeille dioksiinipitoisuuksille voi aiheuttaa imusolmukkeiden, rintojen, sappirakon ja veren syöpää sekä pehmytkudossarkoomia. Dioksiinien ja syövän välistä yhteyttä alhaisilla altistustasoilla ei ole tieteellisesti määritetty.
Ympäristössä on satoja dioksiineja, ja ne syntyvät klooripohjaisten kemiallisten yhdisteiden kautta, jotka saastuttavat ilmaa, vettä ja maaperää. Tyyppi, jota pidetään myrkyllisimpänä ja jota dioksiinit ja syöpätutkijat ovat tutkineet, tunnetaan nimellä tetraklooridibentso-para-dioksiini (TCDD). Kaikkien muiden dioksiinien ja syövän välisiä yhteyksiä tutkitaan suhteessa TCDD: n tunnettuihin myrkyllisiin vaikutuksiin.
Dioksiinit syntyvät polttamalla jätettä kaatopaikoilla sekä jalostus- ja sulatusprosesseista metallitehtailla. Paperi- ja selluteollisuudessa käytetty valkaisuprosessi tuottaa myös dioksiineja. Näitä kemikaaleja löytyy tupakansavusta, torjunta -aineista, rikkakasvien torjunta -aineista ja puunsuoja -aineista. Suurin osa ihmisten altistumisesta dioksiineille tulee syömällä kemikaalilla saastunutta ruokaa.
Liha sisältää korkeimmat dioksiinipitoisuudet, joita esiintyy useimmiten naudanlihassa, jota seuraa kana, sianliha ja rasvainen kala. Maitotuotteet, kuten juusto, voi, maito, munat ja jäätelö, voivat myös olla dioksiinien saastuttamia. Jalostamojen, paperitehtaiden tai kunnallisten kaatopaikkojen lähellä asuvat ihmiset voivat hengittää kemikaalilla saastunutta ilmaa.
Yksi kuuluisimmista dioksiineja ja syöpää koskevista tutkimuksista tarkasteli Yhdysvaltain armeijan käyttämää agenttia Orange Kaakkois -Aasiassa Vietnamin sodan aikana. Valtavat viidakon alueet ruiskutettiin rikkakasvien torjunta -aineella tappamaan vihollisjoukkoja kätkevät kasvit. Vietnamin veteraanit, jotka olivat altistuneet korkealle TCDD -tasolle Agent Orangessa, osoittivat enemmän syöpää ja muita terveyshäiriöitä.
Tutkijat uskovat, että TCDD edistää kasvainten kasvua ja leviämistä solujen biokemiallisen muutoksen kautta. Nämä tutkimukset osoittivat lisääntyneitä syöpätapauksia tasoilla, joita aiemmin pidettiin myrkyttöminä. Toisessa tutkimuksessa havaittiin samanlaisia tuloksia rikkakasvien torjunta -aineiden käytöstä.
Asukkaat, jotka altistuivat TCDD: lle Sevesossa Italiassa, kun rikkakasvien kasvi räjähti vuonna 1976, kehittivät myöhemmin erilaisia syöpiä. Tutkijat tutkivat etäisyyttä räjähdyksestä ja maaperän ja veden dioksiinipitoisuuksia arvioidakseen dioksiinien ja syövän välisen yhteyden. He vertasivat syöpätapauksia 10 vuotta onnettomuuden jälkeen alueille, jotka pääsivät saastumiselta, koska syövän kehittyminen kestää yleensä niin kauan tai enemmän.
Dioksiineja esiintyy myös polyvinyylikloridimuovissa (PVC), ja niitä voi olla joissakin muovisissa elintarvikeastioissa. Terveysasiantuntijat neuvovat olemaan käyttämättä mikroaaltouunissa uudelleen käytettäviä kertakäyttöisiä muoviastioita, kuten margariinipurkkia. Lämpö voi vapauttaa dioksiineja ruokaan. Mikroaaltouunissa käytettävä muovinen elintarvikekääre on valmistettava nimenomaan tätä tarkoitusta varten, ja ohutta muovia, kuten muovipakkauksia, on vältettävä.