Le terme dioxine est souvent utilisé comme nom générique pour regrouper deux grandes catégories de composés organiques chlorés proches : les dioxines et les furannes. Parmi les 210 combinaisons existantes de ces composés, 17 ont été retenues par l'OMS (Organisation mondiale de la santé) comme toxiques et font l'objet d'un suivi environnemental ; des coefficients d'équivalent toxiques, allant de 1 (pour la plus toxique, la 2,3,7,8-TCDD dite dioxine de Seveso) jusqu'à 0,001, leur ont été attribués. Ils sont comptabilisés en I-TEQ (International toxic équivalent).
Les incinérateurs ne produisent presque pas de 2,3,7,8-TCDD. Malgré son coefficient important, celle-ci n'intervient en général que pour moins de 5% du total exprimé en I-TEQ.

Les dioxines se forment à l'occasion d'une combustion d'éléments chlorés. Leurs sources d'émission potentielles sont donc multiples. En dehors des procédés industriels évoqués plus haut et maintenant arrêtés (industries du chlore, du blanchiment du papier, de fabrication d'herbicides et de pesticides), on trouve les fonderies, la métallurgie, la sidérurgie... et l'incinération de déchets. Mais les dioxines peuvent également provenir de sources naturelles, comme les feux de forêt, ou de sources diffuses comme les feux domestiques ou le brûlage sauvage des fils électriques (afin d'en récupérer le cuivre, ce dernier étant un catalyseur très efficace pour la synthèse des dioxines).

Les dioxines ont en commun une grande stabilité chimique et physique. Très peu solubles dans l'eau, elles le sont en revanche davantage dans les graisses (lipo-solubilité). Elles se transmettent donc à l'homme presque exclusivement par voie d'ingestion : une fois produites, elles se déposent sur les sols, puis sont consommées par les animaux où elles se fixent dans les graisses. Elles pénètrent alors le corps humain par le biais de la chaîne alimentaire.

En cas d'exposition à très fortes doses (tel l'accident de Seveso), les dioxines peuvent être à l'origine de lésions cutanées, voire d'une altération de la fonction hépatique. A plus long terme, ces surexpositions peuvent entraîner des perturbations du système immunitaire et du développement du système nerveux, des troubles du système endocrinien et de la fonction de reproduction. Enfin, la dioxine 2,3,7,8 - TCDD (et uniquement elle) est reconnue comme agent promoteur cancérogène, c'est-à-dire qu'elle favorise les risques de cancer, sans le déclencher pour autant à elle seule.

Les risques que fait courir la dioxine sur la santé humaine dépendent des taux d'exposition  :

- Etude des fortes doses (100 à 1000 fois supérieures à l'exposition moyenne actuelle, lors de très rares cas accidentels comme Seveso) : pour les personnes surexposées, on a constaté une augmentation du risque de cancer de 40 % - à comparer avec le risque augmenté de 800 % de développer un cancer chez un fumeur.

- Etude des faibles doses : des incertitudes demeurent, malgré le nombre croissant d'études sur le sujet depuis quelques années. L'appréciation de la nocivité, la relation entre une dose et son effet, l'analyse épidémiologique, restent discutées pour les faibles doses. D'autant plus qu'un individu exposé aux dioxines l'est également à d'autres polluants, comme les solvants, le tabac, la pollution automobile et urbaine... Il est donc difficile d'attribuer aux seules dioxines issues de l'incinération des déchets une élévation d'incidence de certaines pathologies aux origines potentiellement multiples.