Ühe 2004. aasta septembris Kiievis toimunud õhtusöögi järel jäi toona alles presidendiks kandideerides Venemaa mõju vähendamist ja läänesuunaliste suhete tihendamist lubanud Juštšenko ootamatult tõsiselt haigeks. Arstid leidsid mehe verest dioksiini koguses, mis ületab selle aine sisaldust keskmise inimese organismis 50 000-kordselt.
Et seda kemikaali leidub tööstuses ja näiteks taimekaitsevahendeis, on väike kogus dioksiini enamiku arenenud maailma elanike organismides.
Juštšenko organismist leitud dioksiin TCDD on neist aga kõige tapvam. Seda kasutati ka näiteks Vietnami sõja ajal nn Agent Orange'is. Erinevalt polooniumist, millega tapeti 2006. aastal Londonis Kremli kriitik Aleksandr Litvinenko, puhast dioksiini looduses ei leidu. Laboreid, kus seda valmistada võidaks, leidub aga palju.
«Dioksiini tase Juštšenko kehas näitab, et ta mürgitati sihilikult,» ütles John Emsley Cambridge'i ülikooli keemiaosakonnast. «Ma ei usu, et keegi võtaks dioksiini sihilikult sisse, teades jubedustest, mida see nahale teeb.»
Teda tohterdanud arstide teatel puhastus Ukraina presidendi organism tema näonaha mõneks ajaks tõsiselt rikkunud mürgist umbes 15 ja poole kuu jooksul. See tähendab, et palju kiiremini, kui enamik asjatundjaid ennustas. Tohtrid ei täpsustanud, millist ravimeetodit nad kasutasid.
Ravi juhtinud Šveitsi arsti Jean Saurat' sõnul olid Juštšenko näole tekkinud kahjustused märk sellest, et nahk üritas mürki lõhustada.