Dioksin dan kanker berhubungan langsung ketika tingkat paparan yang tinggi terjadi. Instansi pemerintah yang mempelajari dan mengatur risiko kesehatan dari bahan kimia meningkatkan hubungan antara dioksin dan kanker dengan mengklasifikasikan dioksin sebagai karsinogen manusia yang diketahui. Paparan dioksin tingkat tinggi dapat menyebabkan kanker sistem getah bening, payudara, kandung empedu, dan darah, dan sarkoma jaringan lunak. Hubungan antara dioksin dan kanker pada tingkat paparan rendah belum ditentukan secara ilmiah.
Ratusan dioksin ada di lingkungan, dan dibuat melalui senyawa kimia berbasis klorin yang mencemari udara, air, dan tanah. Jenis yang dianggap paling beracun dan dipelajari oleh dioksin dan peneliti kanker dikenal sebagai tetrachlorodibenzo-para-dioxin (TCDD). Hubungan antara semua bentuk dioksin dan kanker diperiksa dalam kaitannya dengan efek toksik TCDD yang diketahui.
Dioksin dibuat dengan membakar limbah di tempat pembuangan dan dari proses pemurnian dan peleburan di pabrik manufaktur logam. Proses pemutihan yang digunakan dalam industri kertas dan pulp juga menghasilkan dioksin. Bahan kimia ini ada dalam asap rokok, pestisida, herbisida, dan pengawet kayu. Sebagian besar paparan dioksin pada manusia berasal dari makan makanan yang terkontaminasi bahan kimia tersebut.
Daging mengandung kadar dioksin tertinggi, yang paling sering ditemukan pada daging sapi, diikuti oleh ayam, babi, dan ikan berlemak. Produk susu seperti keju, mentega, susu, telur, dan es krim juga mungkin tercemar dioksin. Orang yang tinggal di dekat kilang, pabrik kertas, atau tempat pembuangan sampah kota mungkin menghirup udara yang terkontaminasi bahan kimia tersebut.
Salah satu penelitian paling terkenal tentang dioksin dan kanker meneliti penggunaan Agen Oranye oleh militer AS di Asia Tenggara selama Perang Vietnam. Hamparan hutan yang luas disemprot dengan herbisida untuk membunuh tanaman yang menyembunyikan pasukan musuh. Veteran Vietnam yang terpapar TCDD tingkat tinggi di Agen Oranye menunjukkan tingkat kanker dan gangguan kesehatan lainnya yang lebih tinggi.
Para ilmuwan percaya TCDD mempromosikan pertumbuhan dan penyebaran tumor melalui perubahan biokimia sel. Studi-studi ini menemukan peningkatan tingkat kanker pada tingkat yang sebelumnya dianggap tidak beracun. Studi lain menemukan hasil serupa dari penggunaan herbisida.
Penduduk yang terpapar TCDD di Seveso, Italia, ketika tanaman herbisida meledak pada tahun 1976 kemudian mengembangkan berbagai jenis kanker. Para peneliti memeriksa jarak dari ledakan dan kadar dioksin yang ditemukan di tanah dan air untuk menilai hubungan antara dioksin dan kanker. Mereka membandingkan tingkat kanker 10 tahun setelah kecelakaan dengan daerah yang lolos dari kontaminasi, karena kanker biasanya membutuhkan waktu lama atau lebih untuk berkembang.
Dioksin juga ada dalam plastik polivinil klorida (PVC) dan mungkin ada di beberapa wadah makanan plastik. Pakar kesehatan menyarankan agar tidak menggunakan kembali wadah plastik yang dirancang untuk sekali pakai, seperti bak margarin, dalam microwave. Panas dapat melepaskan dioksin ke dalam makanan. Bungkus makanan plastik yang digunakan dalam oven microwave harus dibuat khusus untuk penggunaan itu, dan plastik tipis harus dihindari, seperti kantong plastik belanjaan.