常温常压下,ClO2是一种黄绿色至橙色的气体,具有类似氯气的刺激性气味,空气中体积浓度超过10%时便有爆炸性,熔点-59.5°C,沸点9.9°C。ClO2不能制成压缩气体或浓缩溶液,因而需在使用地点制造。ClO2易溶于水，在水中低温下有各种水合物,对热、光敏感,需避光、低温保存。ClO2是一种强氧化剂,与无机和有机化合物剧烈发生氧化还原反应,有很强的腐蚀性。
气体二氧化氯性质非常活泼,*不稳定,具有易燃易爆性,易溶于水,可制成不稳定的水溶液,但其在室温下每天约有2%~10%的离解率，因此不易贮存和运输。二氧化氯的氧化能力很强，是氯气的2.63倍,其独特的杀菌消毒、漂白、除臭等能力已得到大量实验认证及应用。
