Chimiquement, une molécule de la dioxine a des atomes de chlore attachés, à des endroits spécifiques, à une structure de base d'oxygène et d'atomes de carbone. On pourrait dire que le chlore se lie à des intervalles placés stratégiquement, car certains de leurs emplacements se traduisent par un produit chimique moins toxique que d'autres. Pourtant, toutes les molécules disposées de cette manière, autrement connu comme trichlorophénols, sont considérés comme la dioxine. Dans sa forme brute, dioxine ressemble à cristaux blanchâtres ressemblant à du sucre granulé, mais contrairement au sucre, il ne se dissout pas dans l'eau. C'est soluble dans la graisse, donc il peut se dissoudre et être stocké dans les dépôts de graisse humaine.