可溶性：极易溶于水而不与水反应，几乎不发生水解(水溶液中的亚氯酸和氯酸只占溶质的2%);在水中的溶解度是氯的5～8倍。溶于碱溶液而生成亚氯酸盐和氯酸盐。
水中溶解度：20℃时0.8g/100ml、8300mg/L(ClO₂)是一种黄绿色到橙黄色的气体，是国际上公认为安全、无毒的绿色消毒剂。
化学键：Cl原子以sp2杂化轨道形成σ键，分子为V形分子。 氯原子中的一个电子垂直于 O-Cl-O 平面，并与 O,O 的4个电子形成 3原子 5电子 大π键(离域π键)。
氧化作用：
1.对锰[1] 的氧化
二氧化氯能够把二价锰氧化成四价锰，使之形成不溶于水的二氧化锰(MnO2)，即：
2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2+12H++2Cl- 通过氧化，二氧化氯对锰的去除率为69%～81%，而氯对锰的去除率仅为25%，一般二氧化氯的投加量为5.0mg/L。
2.对铁的氧化
二氧化氯同样也能够把二价的铁氧化成三价的铁，形成氢氧化铁沉淀，即：
ClO2+5Fe(HCO3)2+13H2O=5Fe(OH)3+10CO32-+Cl-+21H+ 通过氧化，二氧化氯对铁的去除率为78%～95%，而氯对铁的去除率仅为50%左右，一般二氧化氯的投加量为2.0mg/L。
3.对硫化物的氧化
二氧化氯在pH值5～9的区间内，很快将硫化物(S2-)氧化成硫酸盐(SO42-)，即：
8ClO2+5S2-+4H2O=5SO42-+8Cl-+8H+ 当二氧化氯的投加量为3.0mg/L时，硫的去除率为81%。
4.对氰化物的氧化
二氧化氯可以将氰化物氧化成二氧化碳和氮，即：
2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2Cl- 当氰化物的浓度为3.0mg/L，二氧化氯的投加量为5.0mg/L，其氰化物的去除率一般都大于85%。
