Οι διοξίνες και ο καρκίνος συνδέονται άμεσα όταν εμφανίζονται υψηλά επίπεδα έκθεσης. Οι κυβερνητικές υπηρεσίες που μελετούν και ρυθμίζουν τους κινδύνους για την υγεία από τα χημικά αναβάθμισαν τη σχέση μεταξύ διοξινών και καρκίνου ταξινομώντας τις διοξίνες ως γνωστές καρκινογόνες ουσίες για τον άνθρωπο. Η έκθεση σε υψηλά επίπεδα διοξινών μπορεί να προκαλέσει καρκίνο του λεμφικού συστήματος, του μαστού, της χοληδόχου κύστης και του αίματος, καθώς και σαρκώματα των μαλακών μορίων. Η σχέση μεταξύ διοξινών και καρκίνου σε χαμηλά επίπεδα έκθεσης δεν έχει προσδιοριστεί επιστημονικά.
Εκατοντάδες διοξίνες υπάρχουν στο περιβάλλον και δημιουργούνται μέσω χημικών ενώσεων με βάση το χλώριο που μολύνουν τον αέρα, το νερό και το έδαφος. Ο τύπος που θεωρείται πιο τοξικός και μελετήθηκε από διοξίνες και ερευνητές του καρκίνου είναι γνωστός ως τετραχλωροδιβενζο-παρα-διοξίνη (TCDD). Οι συνδέσεις μεταξύ όλων των άλλων μορφών διοξινών και καρκίνου εξετάζονται σε σχέση με τις γνωστές τοξικές επιδράσεις του TCDD.
Οι διοξίνες δημιουργούνται με την καύση απορριμμάτων σε χώρους χωματερής και από τις διεργασίες διύλισης και τήξης σε εργοστάσια κατασκευής μετάλλων. Η διαδικασία λεύκανσης που χρησιμοποιείται στις βιομηχανίες χαρτιού και χαρτοπολτού παράγει επίσης διοξίνες. Αυτές οι χημικές ουσίες υπάρχουν στον καπνό του τσιγάρου, στα φυτοφάρμακα, στα ζιζανιοκτόνα και στα συντηρητικά ξύλου. Η περισσότερη ανθρώπινη έκθεση στις διοξίνες προέρχεται από την κατανάλωση τροφών μολυσμένων με τη χημική ουσία.
Το κρέας περιέχει τα υψηλότερα επίπεδα διοξινών, οι οποίες βρίσκονται πιο συχνά στο βοδινό κρέας, ακολουθούμενο από το κοτόπουλο, το χοιρινό και τα λιπαρά ψάρια. Τα γαλακτοκομικά προϊόντα όπως το τυρί, το βούτυρο, το γάλα, τα αυγά και το παγωτό μπορεί επίσης να είναι μολυσμένα με διοξίνες. Οι άνθρωποι που ζουν κοντά σε διυλιστήρια, χαρτοποιεία ή δημοτικές χωματερές ενδέχεται να εισπνεύσουν αέρα μολυσμένο με τη χημική ουσία.
Μία από τις πιο διάσημες μελέτες για τις διοξίνες και τον καρκίνο εξέτασε τη χρήση του Agent Orange από τον αμερικανικό στρατό στη Νοτιοανατολική Ασία κατά τη διάρκεια του πολέμου του Βιετνάμ. Τεράστιες εκτάσεις ζούγκλας ψεκάστηκαν με το ζιζανιοκτόνο για να σκοτώσουν φυτά που κρύβουν τα εχθρικά στρατεύματα. Οι βετεράνοι του Βιετνάμ που εκτέθηκαν σε υψηλά επίπεδα TCDD στο Agent Orange εμφάνισαν υψηλότερα ποσοστά καρκίνου και άλλων διαταραχών υγείας.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το TCDD προάγει την ανάπτυξη και την εξάπλωση των όγκων μέσω της βιοχημικής αλλοίωσης των κυττάρων. Αυτές οι μελέτες βρήκαν αυξημένα ποσοστά καρκίνου σε επίπεδα που προηγουμένως θεωρούνταν μη τοξικά. Μια άλλη μελέτη βρήκε παρόμοια αποτελέσματα από τη χρήση ζιζανιοκτόνων.
Οι κάτοικοι που εκτέθηκαν στο TCDD στο Seveso της Ιταλίας, όταν ένα φυτό ζιζανιοκτόνου εξερράγη το 1976 ανέπτυξαν αργότερα διάφορους καρκίνους. Οι ερευνητές εξέτασαν την απόσταση από την έκρηξη και τα επίπεδα διοξινών που βρέθηκαν στο έδαφος και το νερό για να αξιολογήσουν τη σχέση μεταξύ των διοξινών και του καρκίνου. Συνέκριναν τα ποσοστά καρκίνου 10 χρόνια μετά το ατύχημα με περιοχές που διέφυγαν τη μόλυνση, επειδή ο καρκίνος συνήθως χρειάζεται πολύ ή περισσότερο χρόνο για να αναπτυχθεί.
Διοξίνες υπάρχουν επίσης στο πλαστικό από πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC) και μπορεί να υπάρχουν σε ορισμένα πλαστικά δοχεία τροφίμων. Οι ειδικοί στον τομέα της υγείας συμβουλεύουν να μην επαναχρησιμοποιείτε πλαστικά δοχεία σχεδιασμένα για μία φορά, όπως μπανιέρες μαργαρίνης, στο φούρνο μικροκυμάτων. Η θερμότητα μπορεί να απελευθερώσει διοξίνες στα τρόφιμα. Η πλαστική μεμβράνη τροφίμων που χρησιμοποιείται σε φούρνους μικροκυμάτων θα πρέπει να είναι ειδικά κατασκευασμένη για αυτή τη χρήση και θα πρέπει να αποφεύγεται το λεπτό πλαστικό, όπως οι πλαστικές σακούλες παντοπωλείου.