二氧化氯（ClO2）是一種水溶性的強氧化劑，在常溫常壓下是黃綠顏色的氣體，但在更低的溫度下則呈液態(tài)，其分子量為67.45，沸點11°C，熔點－59°C，氣體ClO2密度為3.09（11°C），液體ClO2的密度為1.64，0℃的飽和蒸汽壓為500torr。 
二氧化氯在水中以二氧化氯單體存在，不聚合生成ClO2氣體，在20°C和4kpa壓力下，溶解度為2.9g/l。在水中不與有機物結合，不生成三氯  甲烷致癌物，因此被稱為不致癌的消毒劑. 
ClO2 結構中有一個帶有孤對電子的氯－氧雙鍵結構，極不穩(wěn)定，光反應會產生氧自由基，具有強的氧化性。下表列出了二氧化氯與其它氧化類消毒劑的氧化能力，亦即殺 菌能力的比較（用有效氯表示）. 氧 化 劑 ClO2 H2O2 NaClO2 KMnO4 Cl2 NaClO 氧化能力 263% 209% 157% 111% 93% 如果以的氧化能力為的話，二氧化氯的理論氧化能力是的2.6倍，次氯酸鈉的2.8倍，雙氧水的1.3倍。