二氧化氯分子量67.46，液体二氧化氯深红色，-40℃以上时有爆炸性。气体二氧化氯与气体氯有相似的颜色和嗅味。浓的气态二氧化氯消毒柜在超过大气压40仟帕约4个大气压的压力下，也会爆炸。商业上企图单独将二氧化氯或与其他气体一道压缩储存，均告失败。因之二氧化氯只能在使用现场制造。二氧化氯溶液在10克／升以下时所产生的蒸气压不致产生爆炸。一般水厂所用二氧化氯发生器很少超过4克／升，加注量在0.1～5.0毫克／升。二氧化氯气体易溶于水，形成黄绿色溶液。与氯气不同它几乎不水解，密封避光冷藏的二氧化氯消毒柜溶液十分稳定。酸化其溶液(pH=6)可阻止其酸化作用而增加其稳定性。