二氧化氯的分子式CLO2，由于一個氯原子以兩個配位鍵與兩個氧原子結合，其電子結構呈不飽和狀態，外層存在著一個不成對的自由電子具有很強烈的氧化作用。

　　二氧化氯的氯含量為35.45/67.45=52.6，中CL為+4，再轉為-1，二氧化氯溶液中溶解度為0.29（22℃）沸點11℃溶點-59℃，市售穩定性二氧化氯溶液中二氧化氯濃度為2（2000ppm）。

　　二氧化氯與微生物接觸釋放出新生態的氧及次氯酸分子而產生強大的殺菌消毒作用，這種強氧化作用主要表現對負電子或供電子的原子或基團（如氨基酸內含硫基的酶或硫化物、氮化物等）進行攻擊，強行掠奪電子使微生物中的氨基酸氧化分解壓制其生長并將其殺滅，從而達到消毒滅菌的目的。在殺菌過程中蛋白質變性，對高等動物細胞基本上無影響，無氯的刺激性氣味。

　　一般情況下，二氧化氯不和烷類生成氯化烷與絕大多數脂肪族和芳香族的烴反應，不產生致癌的有機物，其殘留物為水，微量氯化鈉和二氧化碳等物質。