二氧化氯在常溫下是黃色的氣體，具有類似氯氣那樣令人不愉快的刺激性氣味，沸點(diǎn)為11℃，比重為2.4。冷卻至—40℃以下，成為深紅色液體溫度低于—59℃時(shí)，為橙黃色固體。其分子量為67.47，是自然界中幾乎*以單體游離基形式存在的少數(shù)化合物之一。二氧化氯易溶于水且不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，它在水中的溶解度是氯的5倍。二氧化氯氣體溶于水形成黃綠色溶液，作為溶解的氣體保留在溶液中，在陰涼處避光保存并嚴(yán)格密封非常穩(wěn)定，在光線照射下將發(fā)生化學(xué)分解。若貯藏在敞開容器中的二氧化氯水溶液，其二氧化氯濃度很易下降。再有二氧化氯很容易爆炸。當(dāng)溫度升高，暴露在光線下或與某些有機(jī)物接觸摩擦?xí)r，都可能引起爆炸，而且液體二氧化氯比氣體更易爆炸。如果空氣中二氧化氯濃度或水中二氧化氯濃度時(shí)都將爆炸。所以工業(yè)上采用空氣或惰性氣體來沖淡二氧化氯氣體，使其濃度一。由于二氧化氯具有易揮發(fā)、易爆炸的特點(diǎn)，故不宜貯存，應(yīng)以現(xiàn)場(chǎng)制取和使用為主。

二氧化氯對(duì)細(xì)菌、病毒及真菌孢子的殺滅能力均很強(qiáng)。二氧化氯對(duì)微生物的殺滅原理是：二氧化氯對(duì)細(xì)胞壁有較好的吸附性和透過性能，可有效地氧化細(xì)胞內(nèi)含疏基的酶；可與半胱氨酸、色氨酸和游離脂肪酸反應(yīng)，快速控制生物蛋白質(zhì)的合成，使膜的滲透性增高；并能改變病毒衣殼蛋白，導(dǎo)致病毒滅活。二氧化氯的消毒能力和氧化能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)過氯氣，不會(huì)像氯氣那樣生成對(duì)人體有害的有機(jī)鹵化物和三鹵甲烷等致癌物質(zhì)。能有效的破壞酚、硫化物、1化物等有害物質(zhì)。二氧化氯消毒劑具有無毒、無害等眾多優(yōu)點(diǎn)。ClO2氯原子為正4價(jià)，還原成氯化物時(shí)將可得到5個(gè)電子，因此其氧化力相當(dāng)于氯的5倍，有效氯含量為263%。故二氧化氯是極為有效的飲水消毒劑。