Mówi się, że substancja ulega bioakumulacji, gdy organizm nie jest w stanie jej wyrazić, co oznacza, że gromadzi się w organizmie. Termin ten jest zwykle używany w odniesieniu do toksyn, chociaż wiadomo, że bioakumulują się również inne substancje, które czasami są korzystne. Zwykle jednak termin ten jest używany do wskazania potencjalnego niebezpieczeństwa. Substancja bioakumulacyjna to materiał, który ma tendencję do bioakumulacji w organizmie.
Substancja ulegnie bioakumulacji, gdy organizm nie jest w stanie jej przetworzyć, co oznacza, że nie jest wydalana wraz z potem, moczem i innymi środkami. Ponieważ organizm nadal jest narażony na działanie substancji, ogólne stężenie w organizmie wzrasta. W przypadku metali ciężkich, takich jak rtęć, może to prowadzić do poważnych problemów zdrowotnych. Inne teoretycznie nieszkodliwe substancje mogą być niebezpieczne, gdy ulegają bioakumulacji w organizmie.
Najczęściej tłuszcz w ciele zawiera substancje bioakumulacyjne. Kiedy tłuszcz jest spalany na energię, do organizmu uwalniane są toksyny. Niektóre materiały ulegają bioakumulacji w innych częściach ciała, takich jak kość. W zależności od substancji, problemy zdrowotne mogą wystąpić po latach od narażenia, co utrudnia ustalenie przyczyny problemów. Dzieje się tak często w przypadku nowotworów w wyniku narażenia środowiskowego. Czasami niemożliwe jest ustalenie przyczyny raka, co utrudnia rozpoczęcie oczyszczania środowiska w potencjalnie toksycznym obszarze lub ustalenie, czy członkowie rodziny również są zagrożeni.
Wiele chorób w miejscu pracy jest wynikiem bioakumulacji. Ktoś, kto dzień po dniu jest narażony na tę samą substancję w małych stężeniach, może gromadzić w organizmie wystarczającą ilość substancji, aby zachorować. Inną klasyczną ilustracją bioakumulacji jest rosnący poziom rtęci w rybach na całym świecie lub zatrucie ptaków DDT. Bioakumulacja stała się ogromnym problemem środowiskowym ze względu na zanieczyszczenia i działalność człowieka, które znacznie zwiększyły ilość substancji bioakumulacyjnych w środowisku.
Pokrewnym pojęciem jest biomagnifikacja. W biomagnifikacji toksyczna substancja przechodzi w górę łańcucha pokarmowego, co powoduje bardziej rozpowszechniony problem środowiskowy. Na przykład ryby wchłaniają rtęć, żerując w zanieczyszczonych wodach. Kiedy ryby akumulują rtęć w sposób biologiczny, inne zwierzęta, w tym ludzie, są narażone na toksyczną substancję poprzez spożycie ryb. Tak więc rtęć może akumulować się w wielu gatunkach, tworząc potencjalnie bardzo poważny problem.