二氧化氯（clo2）是一种水溶性的强氧化剂，在常温常压下是黄绿色的气体，但在更低的温度下则呈液态。其分子量为67.45，沸点11°c，熔点－59°c，气体clo2密度为3.09（11°c），液体clo2的密度为1.64，0℃的饱和蒸汽压为500torr。二氧化氯在水溶液以二氧化氯单体存在，不聚合生成clo2气体，在20°c和4kpa压力下，溶解度为2.9g/l。在水中不与有机物结合，不生成三氯甲烷致癌物（因此被称为不致癌的消毒剂）。
clo2结构中有一个带有孤对电子的氯－氧双键结构，极不稳定，光反应会产生氧自由基，具有强的氧化性。
下表列出了二氧化氯与其他氧化类消毒剂的氧化能力，即杀菌能力。（通常用有效氯来表示）。
二氧化氯与常用氧化类消毒剂氧化能力比较
氧化剂clo2h2o2naclo2kmno4cl2naclo
氧化能力263%209%157%111%100%93%
可见，如果以氯气的氧化能力为100%，那么二氧化氯的理论氧化能力是氯气的2.6倍，次氯酸钠的2.8倍，双氧水的1.3倍。
1.二氧化氯的杀菌机理
目前认为，二氧化氯是基于其具有强大氧化能力的新生态原子氧作用于细菌细胞中可溶性部分（包括酶系统）而快速抑制微生物蛋白质的合成。
2.二氧化氯的杀菌效果
二氧化氯是一种广谱、的灭菌剂。国外许多的研究结果表明，二氧化氯在极低浓度（0.1ppm）下，即可杀灭许多诸如大肠杆菌、*等致病菌。即使在有机物等干扰下，在使用浓度为几十ppm时，也可*杀灭细菌繁殖体、肝炎病毒、噬菌体和细菌芽胞等所有微生物。
3.二氧化氯的安全性能（毒理效应）
国外大量的实验研究显示，二氧化氯无三致效应（致癌、致畸、致突变），同时在消毒过程中也不与有机物发生氯代反应生成可产生“三致作用”的有机氯化物。但由于二氧化氯具有*的氧化能力，在高浓度时（>500ppm）会对健康产生不利影响。当使用浓度低于500ppm时，其影响可以忽略，100ppm以下时不会对人体产生任何的影响，包括生理生化方面的影响，对皮肤亦无任何的致敏作用。而事实上，二氧化氯的常规使用浓度要大大底于500ppm，一般仅在几十ppm左右。因此，二氧化氯也被上*为安全、无毒的绿色消毒剂。