二氧化氯在自然界中幾乎以游離單體的形式存在，基本不與水發生化學反應（水解歧化），也不以二聚或多聚狀態存在，這令它在水中的擴散速度比較快，滲透力也強，特別是在低濃度時更突出，二氧化氯的氧化能力強，是氯的2.6倍。二氧化氯的殺菌作用不受PH值影響，可在廣泛的PH值（3.0~9.0）范圍內，殺死水中的細菌和病毒。二氧化氯的持續消毒能力強，它的水溶液很穩定，尤其在低濃度時更突出。給水管網是一個密封的系統，管道內陰涼且避光，因此，二氧化氯在管網中能夠保持穩定的殘量，控制細菌、病毒、藻類等微生物的再度繁殖，二氧化氯還能分解殘留的細胞結構，控制粘泥和生物的積聚，使微生物缺乏繁殖生長的條件和環境。