Orgaanisilla ympäristömyrkyillä tarkoitetaan hiiliyhdisteitä, jotka ovat vahingollisia eläimille ja kasveille. Tällaisia aineita ovat esim. PCB, DDT ja dioksiini. Orgaaniset ympäristömyrkyt eivät hajoa luonnossa helposti ja ovat siten pitkäikäisiä. Edellä lueteltujen aineiden puoliintumisaika voi olla jopa 20 vuotta. Ympäristömyrkyt ovat rasvaliukoisia, mistä johtuen niitä kertyy eläviin eliöihin helposti. Ne sitoutuvat eliöiden rasvakudoksiin ja rikastuvat (konsentroituvat) edelleen ravintoketjussa ylemmille tasoille edettäessä. Tästä johtuen petoeläimillä pitoisuudet ovat korkeampia kuin saaliseläimillä, ilmiötä kutsutaan myös bioakkumulaatioksi. Ympäristömyrkyt voivat muistuttaa kehon aineenvaihdunta- reaktiossa tarvittavia luontaisia aineita, kuten hormoneja, ja voivat sotkea niiden tasapainon. Tämä voi johtaa epämuodostumien syntymiseen ja lisääntymisongelmiin.

Orgaanisia ympäristömyrkkyjä on lukuisia erilaisia ja niiden vaikutukset organismeihin myös vaihtelevat paljon. Aineet voivat myös joko heikentää tai vahvistaa toistensa vaikutuksia. Tietty laji voi myös olla hyvin herkkä ympäristömyrkylle kun toinen laji sietää sitä korkeinakin pitoisuuksina. Alla luetelluilla aineilla on keskenään samankaltainen rakenne. Niissä on yksi tai kaksi hiilivetyrengasta ja siihen sitoutuneena vaihteleva määrä klooriatomeja.

PCB (polyklooratut bifenyylit) tarkoittaa yli 200 klooratusta hiilivedystä muodostuvaa aineryhmää. PCB:tä on käytetty mm. sähkölaitteiden komponenteissa, väreissä ja muoveissa. Vesieliöille PCB on erittäin myrkyllistä ja haittaa mm. kalojen lisääntymiskykyä ja immuunivastetta jo hyvin alhaisinakin pitoisuuksina. Osa PCB-yhdisteistä muistuttaa dioksiineja ja niillä on vastaavanlainen haitallinen vaikutus. PCB:n valmistaminen, käyttäminen ja maahantuonti on Suomessa kielletty vuodesta 1990 lähtien. Ruotsissa PCB kiellettiin kokonaan vuonna 1995 ja oli osittain kielletty jo vuodesta 1972 lähtien.

Dioxiinit ovat klooratuista hiilivedyistä muodostuva aineryhmä, joita muodostuu esimerkiksi kloorifenolien valmistuksen yhteydessä. Dioksiineja syntyy myös metsäpaloissa ja jätteiden epätäydellisessä polttamisessa. Vesieliöille dioksiinit ovat hyvin myrkyllisiä, vaikuttaen mm. kalojen käyttäytymiseen jo hyvin alhaisina pitoisuuksina. Dioksiinipäästöjä on vaikea hallita, sillä päästölähteitä on runsaasti, lisäksi ne osittain myös tunnetaan huonosti. Sekä Suomessa että Ruotsissa on tehostettu roskien poltosta muodostuvien savukaasujen puhdistamista. Suomessa jätteiden poltosta aiheutuvan dioksiinin päästöraja-arvoksi on määritetty enintään 0,1 ng/m³.

HCB (hexaklooribentseeniä) on käytetty aikoinaan kylvösimeneten sienitorjunta-aineena (peittaukseen). HCB:tä muodostuu tahattomasti kloorin valmistuksessa ja polttamisen yhteydessä. HCB on vesieliöille hyvin myrkyllistä. Siitä muodostuu hajoamisprosessien kautta myös toista vesieliöille hyvin myrkyllistä ainetta, pentakloorifenolia. Ruotsissa HCB:n käyttö on kielletty vuodesta 1980 ja Suomessa vuodesta 1996 alkaen. 

DDT on hyönteistentorjuntaan käytetty aine ja on vesieliöille erittäin myrkyllistä, aiheuttaen mm. kaloille ongelmia jo hyvin pieninä pitoisuuksina. DDT:n käyttö kiellettiin Suomessa ja Ruotsissa 1970-luvun puolivälissä, mutta trooppisilla alueilla sitä käytetään edelleen mm. malariaa levittävien hyttysten torjunnassa.