Ở miền Nam Việt Nam, chất độc màu da cam và các loại thuốc diệt cỏ khác bắt đầu được thử nghiệm bởi quân đội Hoa Kỳ vào năm 1961. Năm 1961, tổng thống Mỹ John F. Kennedy đã bật đèn xanh cuộc chiến hóa học này, ban đầu được gọi là "chiến dịch Trail Dust" sau đổi thành "chiến dịch Ranch Hand".

Chất da cam được sử dụng rộng rãi với hàm lượng cao trong chiến tranh vào các năm 1967 – 1968, rồi giảm xuống và ngừng sử dụng năm 1971. Các loại hợp chất này được trộn vào dầu hỏa hoặc nhiên liệu diezen rồi rải bằng máy bay hoặc các phương tiện khác. 10% của chất này thì được dùng bằng tay, bằng xe thô sơ và thuyền ở các vùng đầm lầy, đồng bằng và vùng ngâp mặn ven biển, 90% phun bằng máy bay C-123 và máy bay trực thăng. Người Việt Nam bị phơi nhiễm hoàn toàn, họ chỉ có thể ngâm 1 miếng vải nhỏ bịt lên mũi và miệng cho đỡ bị ngất xỉu chứ không có cách nào để tẩy độc.

Theo công bố của một nhóm tác giả trên tạp chí Nature thì có thể nói chiến dịch dùng hóa chất ở Việt Nam là một cuộc chiến tranh hóa học lớn nhất thế giới. Trong thời gian 10 năm đó, quân đội Mỹ và quân đội Nam Việt Nam đã rải 76,9 triệu lít hóa chất xuống rừng núi và đồng ruộng Việt Nam. Trong số này có 64% là chất độc màu da cam, 27% là chất màu trắng, 8,7% chất màu xanh và 0,6% chất màu tím.

Tổng số lượng dioxin Việt Nam hứng chịu là vào khoảng 370 kg. (Trong khi đó vụ nhiễm dioxin ở Seveso, Ý, 1976 chỉ với 30 kg dioxin thải ra môi trường mà tác hại của nó kéo dài hơn 20 năm). Tổng số diện tích đất đai bị ảnh hưởng hóa chất là 2,63 triệu hécta. Có gần 5 triệu người Việt Nam sống trong 25.585 thôn ấp chịu ảnh hưởng độc chất màu da cam. Ngoài ra, hàng trăm ngàn binh lính Mỹ, Hàn Quốc, Úc đóng quân ở gần đó cũng bị nhiễm độc.

Tại Hoa Kỳ, hàm lượng dioxin ở ngưỡng cho phép là 0,0064 Picogram/1 kg cơ thể người (Picogram là đơn vị đo khối lượng rất nhỏ, chỉ bằng 1/1.000.000 gram). Trong khi đó, nếu chia bình quân thì Mỹ đã rải 900 picogram chất dioxin cho mỗi 1 kg trọng lượng cơ thể người Việt Nam.

Một số quan chức và tướng lĩnh trong Quân đội Mỹ biết sự thật nhưng che giấu. Chính phủ Mỹ muốn Việt Nam phải nhận trách nhiệm về việc sử dụng chất diệt cỏ, và đã yêu cầu Tổng thống Ngô Đình Diệm ra tuyên bố rằng các chất này không gây hại gì cho sức khỏe con người [21]. Trong suốt thời gian cuộc chiến, các báo cáo về tình trạng dị dạng bẩm sinh xuất hiện trên báo chí Sài Gòn đều bị gạt bỏ vì cho rằng điều này giúp tuyên truyền cho đối phương. Những lời oán thán về các chứng bệnh nguy hại từ các nông dân ở miền Nam Việt Nam đều bị làm ngơ[21].

“	Khi chúng tôi (các nhà khoa học quân sự) tiến hành chương trình về thuốc diệt cỏ trong những năm 1960, chúng tôi đã được cảnh báo về khả năng hủy hoại của thuốc diệt cỏ đã nhiễm dioxin. Thậm chí chúng tôi còn được cảnh báo rằng thuốc diệt cỏ theo công thức "quân đội" có nồng độ dioxin cao hơn các loại thuốc diệt cỏ "dân sự" vì giá thành thấp và thời gian sản xuất ngắn. Tuy nhiên, vì sản phẩm được sử dụng vào "đối phương" nên không ai trong chúng tôi tỏ ra quan tâm thái quá. Chúng tôi không bao giờ hình dung ra cảnh binh lính của mình cũng sẽ bị nhiễm độc. Và, nếu xảy ra tình huống này, chúng tôi mong chính phủ của chúng ta sẽ trợ giúp các cựu chiến binh bị phơi nhiễm..	”
— Tiến sĩ James Clary, một nhà khoa học từng phục vụ trong Không lực Hoa Kỳ, người đã thiết kế các thùng chứa thuốc khai quang đặt trên trực thăng, và cũng là người viết báo cáo tổng kết về Chiến dịch Ranch Hand[21]

Vụ kiện của cựu binh Mỹ bị nhiễm chất độc da cam

Năm 1968, ông Elmo R. Zumwalt Jr., bấy giờ mang hàm phó đô đốc, đến đảm nhiệm chức vụ Tư lệnh Hải quân Mỹ tại Việt Nam. Ngay lập tức, ông đã cho triển khai chiến dịch rải hóa chất làm rụng lá xuống các vùng sông nước ở Việt Nam để bảo vệ hoạt động của Hải quân Mỹ. Đúng 20 năm sau, người con trai Elmo R.Zumwalt III của ông đã qua đời vì bệnh ung thư, hậu quả của việc phơi nhiễm chất độc da cam khi tham chiến tại Việt Nam. Tác phẩm "Cha con tôi" dựa theo lời thuật của đô đốc Elmo Zumwalt phát hành tháng 11-1996, có đoạn viết:

“Tấn bi kịch của gia đình đô đốc Zumwalt là ở chỗ, chính người cha đã ra lệnh rải chất độc da cam lên các cánh rừng và các dòng sông ở vùng Nam Trung Bộ Việt Nam, nơi con trai ông làm nhiệm vụ tuần tra dọc các bờ sông. Mệnh lệnh của đô đốc không những tàn phá nhiều cánh rừng, làm ô nhiễm các dòng sông, gây đau khổ cho biết bao nhiêu người dân Việt Nam vô tội, mà còn làm cho chính con trai và cháu nội ông cũng bị nhiễm chất độc da cam”.

Năm 1984, từ phán quyết của quan tòa Jack Weinstein, 7 công ty hóa chất Mỹ đã phải bồi thường 180 triệu đô la cho các cựu chiến binh Mỹ nhưng các công ty này bác bỏ trách nhiệm về tác hại của chất diệt cỏ mà họ đã cung cấp cho quân đội[33].

Đô đốc Zumwalt, từ năm 1994 đã trở lại Việt Nam, kết hợp với Hội Cựu chiến binh Việt Nam với mong muốn làm một điều gì đó bù đắp lại mất mát cho các nạn nhân của ông. Khi được hỏi cảm nghĩ, đô đốc Zumwalt nói: “Để có thể vĩnh viễn xếp lại quá khứ một cách yên ả, tốt nhất là Chính phủ Mỹ phải có thiện chí hợp tác với Việt Nam, trả lại món nợ lớn lao mà các công ty hóa chất Mỹ đã gây ra. Nhân chứng sống chính là tôi đây. Tôi cũng có bổn phận góp phần bù đắp. Cũng thế, tại Mỹ, quan điểm của đoàn thể lớn nhất nước Mỹ là Hội Cựu binh Mỹ, là vấn đề người Mỹ mất tích (MIA) chỉ là việc của 2.000 gia đình người Mỹ, còn nạn nhân chất độc dioxin là của 3 triệu người Mỹ." Con trai ông, luật sư Jim với nhiều hoạt động yểm trợ tư vấn tố tụng quốc tế cho nhiều nhóm nạn nhân, đã giải thích: “Năm 1984, 68.000 cựu binh Mỹ, Úc và New Zealand đã phát đơn kiện 11 công ty hóa chất Mỹ, nhưng các nhà tài phiệt chiến tranh rất quỷ quyệt, đã khôn khéo dàn xếp, chịu bồi thường một ngân khoản chung là 184 triệu USD, để nguyên đơn ký vào thỏa thuận, từ đấy không còn đi kiện nữa. Việc bồi thường này không nhắc gì tới nạn nhân Việt Nam và Hàn Quốc, đó là một điều phi lý và phi nhân”.

Vụ kiện cựu binh Đức

Vụ kiện cựu binh Úc

Vụ kiện của cựu binh Hàn Quốc

Ngày 25 tháng 1 năm 2006, Toà án dân sự cấp cao Seoul đã ra phán quyết buộc hai công ty hoá chất Dow Chemical tại Midland, Michigan và Monsanto tại St. Louis, Missouri phải bồi thường 62 triệu USD chi phí chăm sóc sức khoẻ cho 6.800 người gồm các cựu binh Hàn Quốc từng tham chiến tại Việt Nam và gia đình của họ. Đây là lần đầu tiên một toà án ở Hàn Quốc ra phán quyết có lợi cho nạn nhân chất độc hoá học da cam tại Hàn Quốc[34][35].

Vụ kiện của các nạn nhân Việt Nam

Bác sĩ Nguyễn Thị Ngọc Phượng cùng với những trẻ em nhiễm chất độc da cam, được chăm sóc tại Bệnh viện Phụ sản Từ Dũ.

Ngày 31 tháng 1 năm 2004, nhóm bảo vệ quyền lợi nạn nhân CĐDC, Hội Nạn nhân Chất độc da cam/dioxin Việt Nam (The Vietnam Association of Victims of Agent Orange/Dioxin - VAVA) đã kiện hơn 30 công ty Mỹ phải bồi thường do trách nhiệm gây ra thương tích vì đã sản xuất chất hóa học này. Dow Chemical và Monsanto là hai công ty sản xuất CĐDC lớn nhất cho quân đội Hoa Kỳ đã bị nêu tên trong vụ kiện cùng các công ty khác.

Các nạn nhân tham gia kiện gồm có:

1. Phan Thị Phi Phi
2. Nguyễn Văn Quý
3. Dương Quỳnh Hoa (đã mất tháng 2 năm 2006)

Vào ngày 10 tháng 3 năm 2005, quan tòa Jack Weinstein (thuộc Tòa án liên bang tại quận Brooklyn) đã bác đơn kiện, quyết định rằng những đòi hỏi của đơn kiện không có cơ sở pháp luật. Quan tòa kết luận rằng CĐDC đã không được xem là một chất độc dưới luật quốc tế vào lúc Hoa Kỳ dùng nó; rằng Hoa Kỳ không bị cấm dùng nó để diệt cỏ; và những công ty sản xuất chất này không có trách nhiệm về cách sử dụng của chính quyền.

Chính phủ Hoa Kỳ, vốn có quyền miễn tố (sovereign immunity), không phải là một bị cáo trong đơn kiện. Tuy nhiên, vào năm 1984 cũng từ phiên tòa của vị quan tòa này, chính các công ty trên đã chi khoảng 180 triệu USD bồi thường cho các gia đình cựu binh Mỹ từng nhiễm chất da cam ở Việt Nam, mặc dù các công ty này không thừa nhận có hành động sai trái.

Hai mươi mục trong phán quyết của thẩm phán Jack Weinstein ngày 10 tháng 3 về vụ kiện của các nạn nhân chất độc da cam Việt Nam đối với các công ty hoá chất đã được phân tích của Mandrew Wells-Dang, đại diện Quỹ Hoà giải và Phát triển tiếng Anh (tiếng Việt phần 1, và tập 2).

Ngày 7 tháng 4 năm 2005 các nguyên đơn Việt Nam đã tiếp tục gửi đơn kháng cáo lên Tòa Phúc thẩm của Mỹ đòi lật lại quyết định của tòa sơ thẩm.

Tòa Phúc thẩm Khu vực 2 tại Manhattan bắt đầu xem xét lại vụ kiện vào tháng 6 năm 2006, ra phán quyết vào tháng 2 năm 2007 đồng ý với phán quyết của Tòa sơ thẩm và bác đơn kháng cáo của các nguyên đơn Việt Nam.

Luật sư nguyên đơn Việt Nam tiếp tục gửi đơn kháng cáo lên Tòa án Tối cao Hoa Kỳ. Ngày 2 tháng 3 năm 2009, Tòa án Tối cao Hoa Kỳ từ chối mở phiên tòa xem xét lại kết quả của tòa phúc thẩm.[36][37]