ในเวียดนามและสหรัฐอเมริกาพบความผิดปกติแต่ กำเนิดในเด็กที่เกิดจากผู้ที่ได้รับสาร Agent Orangeหรือ2,4,5-Tซึ่งมี TCDD เป็นสิ่งเจือปนจากกระบวนการผลิต อย่างไรก็ตาม ยังมีความไม่แน่นอนเกี่ยวกับ ความเชื่อมโยง เชิงสาเหตุระหว่างการได้รับสาร Agent Orange/ไดออกซิน ในปี 2549 การวิเคราะห์แบบเมตาแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างอย่างมากระหว่างการศึกษาต่างๆ และเน้นย้ำถึงการขาดฉันทามติในประเด็นนี้^{[ 15 ]}การเสียชีวิตในครรภ์ เพดานปากแหว่งและความผิดปกติของท่อประสาทรวมถึง ภาวะ กระดูกสันหลังเปิด เป็นความผิดปกติที่มีนัยสำคัญทางสถิติมากที่สุด ต่อมามีการรายงานความผิดปกติของฟันและผลกระทบต่อพัฒนาการทางระบบประสาทในระดับปานกลาง^{[ 3 ]}หลังอุบัติเหตุที่เซเวโซพบความผิดปกติของการพัฒนาฟันอัตราส่วนเพศ ที่เปลี่ยนแปลง และคุณภาพของอสุจิที่ลดลง ^{[ 3 ]}ผลกระทบต่อพัฒนาการต่างๆ ได้รับการแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนหลังจากการได้รับสารไดออกซินและสารประกอบคล้ายไดออกซินในปริมาณมาก ซึ่งรุนแรงที่สุดใน ภัยพิบัติ Yushoและ Yu-chen ในญี่ปุ่นและไต้หวันตามลำดับ^{[ 3 ]}

โดยทั่วไปแล้วเป็นที่ยอมรับกันว่า TCDD ไม่ก่อให้เกิดการกลายพันธุ์หรือเป็นพิษต่อพันธุกรรม โดยตรง ^{[ 16 ]}การกระทำหลักของมันคือการส่งเสริมการเกิดมะเร็ง โดยมันส่งเสริมการเกิดมะเร็งที่เริ่มต้นโดยสารประกอบอื่นๆ ปริมาณที่สูงมากอาจทำให้เกิดมะเร็งทางอ้อมได้ กลไกหนึ่งที่เสนอคือความเครียดจากออกซิเดชันและความเสียหายของ DNA จากออกซิเจนที่ตามมา^{[ 17 ]} นอกจาก นี้ยังมีคำอธิบายอื่นๆ เช่น การรบกวนระบบต่อมไร้ท่อหรือการเปลี่ยนแปลงการส่งสัญญาณ^{[ 16 ] [ 18 ]}กิจกรรมการรบกวนระบบต่อมไร้ท่อดูเหมือนจะขึ้นอยู่กับระยะของชีวิต โดยมีฤทธิ์ต้านเอสโตรเจนเมื่อมีเอสโตรเจนอยู่ (หรือมีความเข้มข้นสูง) ในร่างกาย และมีฤทธิ์คล้ายเอสโตรเจนเมื่อไม่มีเอสโตรเจน^{[ 19 ]}

TCDD ถูกจัดประเภทโดยองค์การระหว่างประเทศเพื่อการวิจัยโรคมะเร็ง (IARC) ว่าเป็นสารก่อมะเร็งในมนุษย์ ( กลุ่ม 1 ) ^{[ 20 ] [ 21 ]}ในการศึกษากลุ่มผู้ประกอบอาชีพที่มีอยู่สำหรับการจัดประเภท ความเสี่ยงนั้นอ่อนแอและตรวจพบได้เพียงเล็กน้อย แม้กระทั่งที่ระดับการสัมผัสที่สูงมาก^{[ 22 ] [ 23 ] [ 3 ]}ดังนั้น การจัดประเภทจึงขึ้นอยู่กับการทดลองในสัตว์และการพิจารณาเชิงกลไกเป็นหลัก^{[ 20 ]}สิ่งนี้ถูกวิพากษ์วิจารณ์ว่าเป็นการเบี่ยงเบนจากกฎการจัดประเภทของ IARC ในปี 1997 ^{[ 24 ]}ปัญหาหลักของการจัดประเภทของ IARC คือมันประเมินเฉพาะอันตรายเชิงคุณภาพ กล่าวคือ ความเป็นสารก่อมะเร็งที่ปริมาณใดๆ และไม่ใช่ความเสี่ยงเชิงปริมาณที่ปริมาณต่างๆ^{[ 3 ]}ตาม บทความ Molecular Nutrition & Food Research ปี 2006 มีการถกเถียงกันว่า TCDD เป็นสารก่อมะเร็งเฉพาะที่ปริมาณสูงซึ่งก่อให้เกิดความเสียหายที่เป็นพิษต่อเนื้อเยื่อหรือไม่^{[ 16 ] [ 17 ] [ 25 ]}การทบทวนในปี 2011 สรุปว่าหลังจากปี 1997 การศึกษาเพิ่มเติมไม่ได้สนับสนุนความสัมพันธ์ระหว่างการสัมผัส TCDD และความเสี่ยงต่อมะเร็ง^{[ 26 ]}ปัญหาอย่างหนึ่งคือในการศึกษาด้านอาชีพทั้งหมด ผู้เข้าร่วมได้รับสารเคมีจำนวนมาก ไม่ใช่เฉพาะ TCDD เท่านั้น ในปี 2011 มีรายงานว่าการศึกษาที่รวมถึงการปรับปรุงการศึกษาของทหารผ่านศึกเวียดนามจากปฏิบัติการ Ranch Handได้สรุปว่าหลังจาก 30 ปี ผลลัพธ์ไม่ได้ให้หลักฐานของโรค^{[ 27 ]}ในทางกลับกัน การศึกษาล่าสุดเกี่ยวกับประชากร Seveso สนับสนุนความเป็นสารก่อมะเร็งของ TCDD ในปริมาณสูง^{[ 19 ] [ 28 ]}

ในปี 2547 บทความในวารสาร International Journal of Cancerได้ให้หลักฐานทางระบาดวิทยาโดยตรงว่า TCDD หรือไดออกซินอื่นๆ ไม่ได้ทำให้เกิดมะเร็งเนื้อเยื่ออ่อนในปริมาณต่ำ แม้ว่ามะเร็งชนิดนี้จะถือว่าเป็นลักษณะเฉพาะของไดออกซินก็ตาม ในความเป็นจริงแล้วมีแนวโน้มที่มะเร็งจะลดลง^{[ 29 ] สิ่งนี้เรียกว่าการตอบสนองต่อปริมาณแบบรูปตัว J ปริมาณต่ำจะลดความเสี่ยง และ มี}เพียงปริมาณที่สูงขึ้นเท่านั้นที่จะเพิ่มความเสี่ยง ตามบทความในปี 2548 ในวารสารDose-Response [ ^{30 ]}

คณะกรรมการผู้เชี่ยวชาญร่วม FAO/WHO ด้านวัตถุเจือปนอาหาร (JECFA) ได้กำหนดปริมาณการบริโภคต่อเดือนที่ยอมรับได้ชั่วคราว (PTMI) ไว้ที่ 70 pg TEQ /kg น้ำหนักตัว ในปี 2001 ^{[ 31 ]}สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) ได้กำหนดปริมาณอ้างอิงทางปาก (RfD) ไว้ที่ 0.7 pg/kg น้ำหนักตัวต่อวันสำหรับ TCDD ^{[ 32 ]} (ดูการอภิปรายเกี่ยวกับความแตกต่างใน^{[ 3 ]} )

จากข้อมูลของสถาบันแอสเพนในปี 2011:

ขีดจำกัดด้านสิ่งแวดล้อมทั่วไปในประเทศส่วนใหญ่คือ 1,000 ppt TEq ในดิน และ 100 ppt ในตะกอน ประเทศอุตสาหกรรมส่วนใหญ่มีระดับความเข้มข้นของไดออกซินในดินต่ำกว่า 12 ppt หน่วยงานด้านสารพิษและโรคของสหรัฐอเมริกาได้กำหนดว่าระดับที่สูงกว่า 1,000 ppt TEq ในดินจำเป็นต้องมีการแทรกแซง ซึ่งรวมถึงการวิจัย การเฝ้าระวัง การศึกษาด้านสุขภาพ การให้ความรู้แก่ชุมชนและแพทย์ และการตรวจสอบการสัมผัส EPA กำลังพิจารณาลดขีดจำกัดเหล่านี้ลงเหลือ 72 ppt TEq การเปลี่ยนแปลงนี้จะเพิ่มปริมาณดินปนเปื้อนที่อาจต้องได้รับการบำบัดอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 33 ] [ 34 ]}

ผลกระทบต่อพัฒนาการเกิดขึ้นที่ปริมาณต่ำมากในสัตว์ ซึ่งรวมถึงความผิดปกติแต่กำเนิด อย่างชัดเจน เช่น เพดานปากแหว่งและภาวะไตบวมน้ำ^{[ 37 ]}การพัฒนาของอวัยวะบางส่วนอาจมีความไวมากยิ่งขึ้น: ปริมาณต่ำมากรบกวนการพัฒนาของอวัยวะสืบพันธุ์ในสัตว์ฟันแทะ^{[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]}และการพัฒนาของฟันในหนู^{[ 40 ]}ซึ่งมีความสำคัญเนื่องจากพบความผิดปกติของฟันหลังจากอุบัติเหตุเซเวโซ^{[ 41 ]}และอาจเกิดขึ้นหลังจากการให้นมบุตรเป็นเวลานานในช่วงทศวรรษ 1970 และ 1980 เมื่อความเข้มข้นของไดออกซินในยุโรปสูงกว่าปัจจุบันประมาณสิบเท่า^{[ 42 ]}

มะเร็งสามารถเกิดขึ้นได้ในสัตว์หลายตำแหน่ง ในปริมาณที่สูงเพียงพอ TCDD ก่อให้เกิดมะเร็งในสัตว์ทดลองทุกชนิด มะเร็งที่ไวที่สุดคือมะเร็งตับในหนูเพศเมีย และนี่เป็นพื้นฐานสำหรับการประเมินความเสี่ยงมานานแล้ว^{[ 43 ]}ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณ TCDD กับการก่อให้เกิดมะเร็งดูเหมือนจะไม่เป็นเส้นตรง^{[ 25 ]}และมีเกณฑ์ที่ต่ำกว่านั้นดูเหมือนว่าจะไม่ก่อให้เกิดมะเร็ง TCDD ไม่ใช่สารก่อกลายพันธุ์หรือสารก่อกลายพันธุ์ทางพันธุกรรม กล่าวอีกนัยหนึ่งคือไม่สามารถเริ่มต้นมะเร็งได้ และความเสี่ยงของมะเร็งขึ้นอยู่กับการส่งเสริม^{[ 16 ]}มะเร็งที่เริ่มต้นโดยสารประกอบอื่น ๆ หรือผลกระทบทางอ้อม เช่น การรบกวนกลไกการป้องกันของร่างกาย เช่น การป้องกันอะพอพโทซิสหรือการตายตามโปรแกรมของเซลล์ที่เปลี่ยนแปลงไป^{[ 23 ] [ 7 ]}การก่อมะเร็งเกี่ยวข้องกับความเสียหายของเนื้อเยื่อ และมักถูกมองว่าเป็นผลรองจากความเสียหายของเนื้อเยื่อ^{[ 16 ]}

TCDD อาจเสริมฤทธิ์ก่อมะเร็งของสารประกอบอื่นๆ ในบางสภาวะ ตัวอย่างเช่นเบนโซ(a)ไพรีนซึ่งถูกเผาผลาญในสองขั้นตอน คือ การออกซิเดชันและการคอนจูเกชัน การออกซิเดชันทำให้เกิดสารก่อมะเร็งอีพอกไซด์ซึ่งจะถูกกำจัดพิษอย่างรวดเร็วโดยการคอนจูเกชัน แต่โมเลกุลบางส่วนอาจหลุดเข้าไปในนิวเคลียสของเซลล์และจับกับ DNA ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ ส่งผลให้เกิดการเริ่มต้นของมะเร็ง เมื่อ TCDD เพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์ออกซิเดชันมากกว่าเอนไซม์คอนจูเกชัน สารตัวกลาง อีพอกไซด์อาจเพิ่มขึ้น เพิ่มความเป็นไปได้ของการเริ่มต้นของมะเร็ง ดังนั้น การกระตุ้นเอนไซม์กำจัดพิษที่เป็นประโยชน์อาจนำไปสู่ผลข้างเคียงที่เป็นอันตรายได้^{[ 44 ]}

มีเหตุการณ์มากมายที่ผู้คนได้รับสาร TCDD ในปริมาณสูง

• ในปี พ.ศ. 2496 เกิดอุบัติเหตุ ความร้อนสูงเกินไปที่BASFระหว่างการคลอริเนชันของไดฟีนิลออกไซด์ส่งผลให้คนงานหลายคนเป็นโรคคลอราคเนอย่าง รุนแรง กรณีที่คล้ายกันนี้เคยเกิดขึ้น 6 ปีก่อนหน้านั้นในสหรัฐอเมริกา และในปี พ.ศ. 2495 พ.ศ. 2497 และ พ.ศ. 2499 ที่บริษัทBoehringer Ingelheim ^{[ 50 ]}
• ในปี พ.ศ. 2519 ประชากรหลายพันคนในเมืองเซเวโซประเทศอิตาลีได้รับสาร TCDD หลังจากการรั่วไหลโดยไม่ได้ตั้งใจของสาร TCDD หลายกิโลกรัมจากถังแรงดัน สัตว์หลายตัวตาย และ พบความเข้มข้นของ TCDD สูงถึง 56 นาโนกรัมต่อกรัมของไขมัน โดยเฉพาะในเด็กที่เล่นนอกบ้านและรับประทานอาหารท้องถิ่น ผลกระทบเฉียบพลันจำกัดอยู่ที่สิวคลอราซีนประมาณ 200 ราย^{[ 51 ]}ผลกระทบระยะยาวดูเหมือนจะรวมถึงมะเร็งมัลติเพิลไมอีโลมาและมะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดไมอีลอยด์ ที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อย [ ^{19 ]}รวมถึงผลกระทบต่อพัฒนาการบางอย่าง เช่น พัฒนาการของฟันที่ผิดปกติ^{[ 41 ] และ จำนวน}เด็กหญิงที่เกิดจากพ่อที่ได้รับสารนี้ในวัยเด็กเพิ่มขึ้น^{[ 52 ]}มีการสงสัยว่ามีผลกระทบระยะยาวอื่นๆ อีกหลายอย่าง แต่หลักฐานยังไม่แข็งแรงมากนัก^{[ 5 ]}
• ที่ไทม์สบีชรัฐมิสซูรีประชาชนหลายร้อยคนได้รับพิษจากสาร TCDD ที่มีความเข้มข้นสูงมาก โดยรัสเซล มาร์ติน บลิส ได้ฉีดพ่นน้ำมันเสียปนเปื้อน TCDD ลงบนถนนที่เต็มไปด้วยฝุ่นเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดฝุ่นฟุ้งกระจาย บลิสเองได้น้ำมันเสียมาจาก บริษัท NEPACCOซึ่งเป็นบริษัทผลิตสารกำจัดวัชพืชและสารฆ่าเชื้อแบคทีเรีย ไม่มีใครถูกตั้งข้อหาในเหตุการณ์นี้ และเมืองไทม์สบีชก็ถูกทิ้งร้างและยุบเลิกหลังจากที่ศูนย์ควบคุมและป้องกันโรค (CDC)และ สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม (EPA) ทำการสอบสวน เหตุการณ์นี้ถูกบันทึกว่าเป็นเหตุการณ์การปนเปื้อนของสาร TCDD ในพื้นที่พลเรือนครั้งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ของสหรัฐอเมริกา
• ในกรุงเวียนนาหญิงสองคนถูกวางยาพิษในที่ทำงานในปี 1997 และความเข้มข้นที่วัดได้ในหญิงคนหนึ่งนั้นสูงที่สุดเท่าที่เคยวัดได้ในมนุษย์ คือ 144  นาโนกรัมต่อกรัมของไขมัน ซึ่งสูงกว่าความเข้มข้นในคนส่วนใหญ่ประมาณ 100,000 เท่า และสูงกว่าผลรวมของสารประกอบคล้ายไดออกซินทั้งหมดในคนหนุ่มสาวประมาณ 10,000 เท่า พวกเธอรอดชีวิตแต่ต้องทนทุกข์ทรมานจากสิวคลอราซีนอย่างรุนแรงเป็นเวลาหลายปี การวางยาพิษน่าจะเกิดขึ้นในเดือนตุลาคม 1997 แต่เพิ่งถูกค้นพบในเดือนเมษายน 1998 ที่สถาบันที่หญิงทั้งสองทำงานเป็นเลขานุการ พบความเข้มข้นสูงของ TCDD ในห้องปฏิบัติการแห่งหนึ่ง ซึ่งบ่งชี้ว่าสารประกอบดังกล่าวถูกผลิตขึ้นที่นั่น การสืบสวนของตำรวจไม่พบหลักฐานที่ชัดเจนของการกระทำผิด และไม่มีใครถูกดำเนินคดี นอกจากอาการไม่สบายและประจำเดือนขาดแล้วแทบไม่มีอาการอื่นหรือผลการตรวจทางห้องปฏิบัติการที่ผิดปกติเลย^{[ 53 ]}
• ในปี พ.ศ. 2547 วิกเตอร์ ยูเชนโก ผู้สมัครชิงตำแหน่งประธานาธิบดี ของยูเครนถูกวางยาพิษด้วย TCDD ในปริมาณมาก ความเข้มข้นของ TCDD ในเลือดของเขาวัดได้ 108  นาโนกรัมต่อกรัมของไขมัน^{[ 54 ]}ซึ่งเป็นค่าสูงสุดอันดับสองที่เคยวัดได้ ความเข้มข้นนี้บ่งชี้ว่าปริมาณยาเกิน 2  มิลลิกรัม หรือ 25 ไมโครกรัมต่อกิโลกรัมของน้ำหนักตัว เขาต้องทนทุกข์ทรมานจากสิวคลอราคเนเป็นเวลาหลายปี แต่หลังจากอาการไม่สบายในระยะแรก อาการอื่นๆ หรือผลการตรวจทางห้องปฏิบัติการที่ผิดปกติก็มีน้อย^{[ 54 ]}
• พื้นที่ปนเปื้อนในประเทศอิตาลี ซึ่งรู้จักกันในชื่อสามเหลี่ยมแห่งความตายปนเปื้อนด้วย TCDD จากการทิ้งขยะอย่างผิดกฎหมายเป็นเวลาหลายปีโดยกลุ่มอาชญากร^{[ 55 ] [ 56 ] [ 57 ]}