Dioksīni un vēzis ir tieši saistīti, ja rodas augsts iedarbības līmenis. Valdības aģentūras, kas pēta un regulē ķīmisko vielu radītos riskus veselībai, uzlaboja saikni starp dioksīniem un vēzi, klasificējot dioksīnus kā zināmus cilvēku kancerogēnus. Pakļaušana augstam dioksīnu līmenim var izraisīt limfas sistēmas, krūts, žultspūšļa un asiņu vēzi, kā arī mīksto audu sarkomas. Saikne starp dioksīniem un vēzi pie zema iedarbības līmeņa nav zinātniski noteikta.
Vidē pastāv simtiem dioksīnu, un tos rada ķīmiskie savienojumi uz hlora bāzes, kas piesārņo gaisu, ūdeni un augsni. Veids, ko uzskata par toksiskāko un ko pētījuši dioksīni un vēža pētnieki, ir pazīstams kā tetrahlorodibenzo-paradioksīns (TCDD). Saistība starp visiem citiem dioksīnu veidiem un vēzi tiek pētīta saistībā ar zināmo TCDD toksisko ietekmi.
Dioksīni rodas, sadedzinot atkritumus izgāztuvēs un rafinēšanas un kausēšanas procesos metālu ražošanas uzņēmumos. Papīra un celulozes rūpniecībā izmantotais balināšanas process rada arī dioksīnus. Šīs ķīmiskās vielas ir cigarešu dūmos, pesticīdos, herbicīdos un koksnes konservantos. Lielākā daļa cilvēku saskaras ar dioksīniem, ēdot pārtiku, kas ir piesārņota ar ķīmisko vielu.
Gaļa satur visaugstāko dioksīnu līmeni, kas visbiežāk sastopams liellopu gaļā, kam seko vistas gaļa, cūkgaļa un treknas zivis. Piena produkti, piemēram, siers, sviests, piens, olas un saldējums, arī var būt piesārņoti ar dioksīniem. Cilvēki, kas dzīvo netālu no rafinēšanas rūpnīcām, papīra rūpnīcām vai pašvaldību izgāztuvēm, var ieelpot gaisu, kas piesārņots ar ķīmisko vielu.
Viens no slavenākajiem pētījumiem par dioksīniem un vēzi pētīja Agent Orange izmantošanu ASV militārajā dienvidaustrumāzijā Vjetnamas kara laikā. Milzīgi džungļu plašumi tika apsmidzināti ar herbicīdu, lai iznīcinātu augus, kas slēpj ienaidnieka karaspēku. Vjetnamas veterāni, kas pakļauti augstam TCDD līmenim aģentā Orange, uzrādīja augstāku vēža un citu veselības traucējumu līmeni.
Zinātnieki uzskata, ka TCDD veicina audzēju augšanu un izplatīšanos, veicot šūnu bioķīmiskas izmaiņas. Šie pētījumi atklāja paaugstinātu vēža līmeni tādā līmenī, kas iepriekš tika uzskatīts par netoksisku. Citā pētījumā tika atrasti līdzīgi herbicīdu lietošanas rezultāti.
Iedzīvotāji, kuri bija pakļauti TCDD Seveso, Itālijā, kad 1976. gadā eksplodēja herbicīdu rūpnīca, vēlāk attīstīja dažādus vēža veidus. Pētnieki pētīja attālumu no sprādziena un augsnē un ūdenī konstatēto dioksīnu līmeni, lai novērtētu saistību starp dioksīniem un vēzi. Viņi salīdzināja vēža gadījumu skaitu 10 gadus pēc nelaimes gadījuma ar apgabaliem, kas izbēguši no piesārņojuma, jo vēzis parasti attīstās tik ilgi vai ilgāk.
Dioksīni ir arī polivinilhlorīda (PVC) plastmasā un var būt dažos plastmasas pārtikas traukos. Veselības eksperti neiesaka mikroviļņu krāsnī atkārtoti izmantot plastmasas traukus, kas paredzēti vienreizējai lietošanai, piemēram, margarīna tvertnes. Karstums pārtikā var izdalīt dioksīnus. Mikroviļņu krāsnīs izmantotajai plastmasas pārtikas plēvei jābūt īpaši izgatavotai šādai lietošanai, un jāizvairās no plānas plastmasas, piemēram, plastmasas pārtikas preču maisiņiem.