Trong môi trường sinh thái, dioxin ít hoà tan trong nước nhưng khả năng hấp thụ vào đất lại khá cao. Khi xâm nhập vào đất, dioxin kết hợp với các chất hữu cơ biến thành các phức chất không hoà tan trong nước và ít bị rửa trôi, do vậy, những lớp đất có lượng mùn cao ở khu vực nhiễm độc dioxin có khả năng
tích tụ dioxin nhiều nhất. Dioxin có thể chuyển rời ra khỏi những nơi tích tụ ban đầu nếu khu vực đất nhiễm dioxin bị sạt lở và theo dòng nước cuốn đi xa, tạo thành những khu vực nhiễm độc mới (Vũ Chiến Thắng, 2010).
Những nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới đã khẳng định tính khó tiêu huỷ của dioxin trong môi trường với chu kỳ bán huỷ lên tới hàng chục năm. Thực tế ở nước ta cho thấy chu kỳ bán huỷ của dioxin có khả năng còn hơn thế nữa. Gần 30 năm sau chiến tranh, di chứng của dioxin vẫn hiển hiện trên nhiều vùng lãnh thổ. Có những khu rừng rậm nhiệt đới vốn giàu có về đa dạng sinh học, sau khi bị phun rải chất độc da cam/dioxin, hệ sinh thái rừng bị phá hủy nghiêm trọng và cho đến nay chúng vẫn chưa thể tự hồi phục.
Những nghiên cứu trên cơ thể thực vật cho thấy, khi bị phun rải chất độc da cam/dioxin, cơ thể thực vật sẽ có những phản ứng sinh lý, như xuất hiện nhiều u nổi trên lá, một số thay đổi khá rõ nét về hình dáng thân, cành, lá, hoa và quả, nhiều trường hợp dẫn tới rụng lá. Nếu cây không mọc lá trở lại. có nghĩa là chấm dứt sự quang hợp, dẫn đến chết cây. Chất độc da cam cũng gây tiêu huỷ các chất hữu cơ trong đất, dẫn đến sự giảm sút các hoạt động của vi sinh vật trong đất. gây hậu quả phá huỷ cơ cấu thành phần thổ nhưỡng và xói mòn đất. Hệ động vật cũng chịu tổn thất rất nặng nề. Khi bị nhiễm độc trực tiếp với liều lượng lớn. các loài động vật có thể bị chết ngay. Đối với những cá thể loài sống sót vẫn có thể tiếp tục chết nếu ăn phải thức ăn hoặc uống phải nguồn nước bị nhiễm độc (Vũ Chiến Thắng, 2010).
Một đặc tính của hệ sinh thái rừng là khả năng hồi phục tự nhiên. Vào những năm 1980, vì chưa có đủ thời gian thử nghiệm để đánh giá hậu quả lâu dài của chất độc da cam, một số nhà khoa học đã dùng các dẫn chứng rút ra từ mô hình diễn thế của rừng nhiệt đới sau khi bị tác động của con người như đốt nương làm rẫy để suy ra diễn thế của rừng nhiệt đới sau khi bị phun rải chất độc da cam. Rừng nhiệt đới bị đốt thành nương rẫy, sau đó bỏ hoang do thoái hoá đất, có thể tự phục hồi theo chu trình: khởi đầu là những thực vật bậc thấp như lau lách xuất hiện, tiếp đó là chuối rừng và tre nứa, các loài cây gỗ mọc nhanh. Sau khoảng một vài chục năm sẽ xuất hiện những cây rừng và phát triển tiếp một thời gian sẽ thành rừng nhiệt đới. Nhưng thực tế cho thấy diễn thế của rừng nhiệt đới bị phá huỷ do chất da cam lại không diễn ra như vậy. Việc tái sinh rừng cần một thời gian rất dài và khó khăn (Vũ Chiến Thắng, 2010).